(57)【要約】      （修正有）【課題】無線通信システムでは、下りリンクの無線トラヒック量は上りリンクの無線トラヒック量よりも大きいが、上りリンクのリソースに余剰がある場合に空いている上りリンクのリソースを効率的に利用することで、収容可能な無線トラヒック量を向上させる。【解決手段】端末とセルラ通信を行うセルラ部と、端末とデバイス間通信方式を用いて通信を行うＤ２Ｄ部を備える基地局であって、下りリンクの無線リソースが逼迫し、上りリンクの無線リソースに余剰がある場合に、基地局のＤ２Ｄ部が上りリンクの無線リソースを用いて、端末と送受信を行う。【選択図】図３
2015170872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末とセルラ通信を行うセルラ部と、
デバイス間通信方式を用いて前記端末と通信を行うＤ２Ｄ部と、
下りリンクの無線リソースの使用状況、及び、上りリンクの無線リソースの使用状況を判定する制御部と、を有し、
前記判定の結果、前記下りリンクの無線リソースが逼迫し、かつ、前記上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、前記Ｄ２Ｄ部は、前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末と送受信を行うことを特徴とする基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記制御部は、
前記端末が前記デバイス間通信方式を用いて通信を行うことが可能かどうかを示す情報を前記端末から収集し、
前記デバイス間通信方式を用いて通信を行うことが可能な端末の中から、前記Ｄ２Ｄ部が上りリンクの無線リソースを用いて送受信を行う１または複数の端末を選択することを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項２に記載の基地局であって、
前記制御部は、
前記基地局が送信した参照信号の受信電力の測定結果を前記端末から収集し、
前記デバイス間通信方式を用いて通信を行うことが可能な端末が複数存在する場合、前記参照信号の受信電力が大きい端末を、前記Ｄ２Ｄ部が上りリンクの無線リソースを用いて送受信を行う端末として選択することを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項３に記載の基地局であって、
前記Ｄ２Ｄ部が、前記上りリンクの無線リソースを用いて送信する信号の送信電力は、前記セルラ部が下りリンクの無線リソースを用いて送信する信号の送信電力よりも小さいことを特徴とする基地局。
【請求項５】
請求項１に記載の基地局であって、
前記制御部が、前記上りリンクの無線リソースが逼迫したと判定した場合、または、前記下りリンクの無線リソースに余剰が生じたと判定した場合に、
前記Ｄ２Ｄ部が上りリンクの無線リソースを用いて端末と送受信を行うことを終了することを特徴とする基地局。
【請求項６】
請求項１に記載の基地局であって、
前記制御部は、前記下りリンクの無線リソースの使用率と前記上りリンクの無線リソースの使用率に基づき、前記下りリンクの無線リソースおよび前記上りリンクの無線リソースが、逼迫しているか、又は、余剰があるかを判定することを特徴とする基地局。
【請求項７】
請求項１に記載の基地局であって、
前記セルラ部は、前記Ｄ２Ｄ部が前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末に信号を送信する時間、または、周波数リソースでは、前記セルラ部と通信する端末の上りリンクのデータ通信をスケジューリングしないことを特徴とする基地局。
【請求項８】
請求項１に記載の基地局であって、
前記Ｄ２Ｄ部が前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末に対して信号を送信する場合に、
前記Ｄ２Ｄ部は、下りリンクのデータに対するＡＣＫもしくはＮＡＣＫ、または、下りリンクの無線チャネル状態情報の送信に端末が用いる周波数リソースと重複せず、かつ、周波数帯域幅の中央付近の上りリンクの周波数リソースを用いて、前記端末に対して信号を送信することを特徴とする基地局。
【請求項９】
請求項１に記載の基地局であって、
前記基地局が複数の周波数キャリアを用いて通信を行う場合、
前記Ｄ２Ｄ部が前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末と送受信を行わない周波数キャリアを、前記端末の主キャリア、または、Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｃｅｌｌとして設定し、
前記Ｄ２Ｄ部が前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末と送受信を行う周波数キャリアを、前記端末の従キャリア、または、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｃｅｌｌとして設定することを特徴とする基地局。
【請求項１０】
請求項１に記載の基地局であって、
前記基地局が複数の周波数キャリアを用いて通信を行う場合であって、前記Ｄ２Ｄ部が第一の周波数キャリアを用いて前記端末に対して信号を送信するとき、
前記基地局は、当該端末に対し、第二の周波数キャリアにおける上りリンクのデータ送信をスケジューリングすることを特徴とする基地局。
【請求項１１】
端末とセルラ通信を行うセルラ部と、
デバイス間通信方式を用いて前記端末と通信を行うＤ２Ｄ部と、
上りリンクの無線リソースの使用状況を判定する制御部と、を有し、
前記判定の結果、前記上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、前記Ｄ２Ｄ部は、前記上りリンクの無線リソースを用いて他の基地局と送受信を行うことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基地局であって、
前記制御部は、前記端末が前記デバイス間通信方式を用いて通信を行うことが可能かどうかを示す情報を前記端末から収集し、
前記デバイス間通信方式を用いて通信を行うことが可能な端末が存在しない場合に、前記Ｄ２Ｄ部が、前記上りリンクの無線リソースを用いて、前記他の基地局と送受信を行うことを特徴とする基地局。
【請求項１３】
請求項１１に記載の基地局であって、
前記Ｄ２Ｄ部は、移動管理装置を経由して前記他の基地局と送受信する制御情報、または、前記基地局と前記他の基地局との間のインタフェースを用いて送受信する制御情報を、前記上りリンクの無線リソースを用いて前記他の基地局と送受信することを特徴とする基地局。
【請求項１４】
請求項１１に記載の基地局であって、
前記Ｄ２Ｄ部は、コアネットワークから受信した前記他の基地局に接続する端末のデータもしくは制御情報、又は、前記データと前記制御情報の両方を、前記上りリンクの無線リソースを用いて前記他の基地局と送受信することを特徴とする基地局。
【請求項１５】
端末と基地局を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局は、前記端末とセルラ通信を行い、
前記基地局は、下りリンクの無線リソースが逼迫し、かつ、上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、前記上りリンクの無線リソースを用いて前記端末と送受信を行うことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局、無線通信システム、および無線通信方法に関する。特に、上りリンクの無線リソースを用いた通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット端末等の普及によって、無線トラヒック量が爆発的に増大することが懸念されている。このように増大する無線トラヒックを収容するためには、収容可能な無線トラヒックの容量（無線通信容量）を改善する必要がある。無線通信トラヒックは、基地局から端末へ送信される下りリンクのトラヒックと、端末から基地局に送信される上りリンクのトラヒックに分類出来る。音声通話では、上りリンクと下りリンクのトラヒック量には大きな違いがないが、データ通信では上りリンクと下りリンクのトラヒック量に大きな差がある。特に、動画像のダウンロードなどでは、下りリンクのトラヒック量は、上りリンクのトラヒック量に比べて大幅に多い。一定時間の平均トラヒック量を比較すると、下りリンクのトラヒック量は上りリンクのトラヒック量の８倍から１０倍程度である。
【０００３】
下りリンクの通信と上りリンクの通信を区別する方式は、大きく２つある。一つは、下りリンクの通信と上りリンクの通信で、それぞれ異なる周波数を用いる方式である。この方式は、周波数分割複信ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）と呼ばれている。二つ目は、下りリンクの通信と上りリンクの通信で、それぞれ異なるタイムスロットを用いる方式である。この方式は、時間分割複信ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）と呼ばれている。
【０００４】
従来の無線通信システムは、上りリンクと下りリンクのトラヒック量に大きな違いがない音声通話を対象としていたため、ＦＤＤでは上りリンクと下りリンクの周波数の帯域幅は同一である。ＴＤＤでは、上りリンクと下りリンクのタイムスロットの割合を調整することが可能であるが、現在は固定的に運用されており、音声通話への対応のため、下りリンクのタイムスロットが上りリンクのタイムスロットに比べて大幅に大きくなることはない（例えば１０倍など）。したがって、従来の無線通信システムでは、下りリンクの無線リソースは逼迫する傾向にあり、上りリンクの無線リソースには余剰がある状況であった。このような上りリンクと下りリンクの非対称なトラヒックに対応する方式は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００５】
ところで、上りリンクの無線リソースを利用した通信方法として、近年、デバイス間通信方式であるＤ２Ｄ通信（Ｄｅｖｉｃｅ  ｔｏ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が注目を集めている。Ｄ２Ｄ通信は、上りリンクの無線リソースを利用して、端末と端末との間で直接通信を行う技術である。Ｄ２Ｄ通信や端末間の直接通信技術は、例えば、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１２３２６
【特許文献２】特開２０１１−５５２２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば特許文献１に示すように、上りリンクと下りリンクの非対称なトラヒックに対応するための従来の無線通信システムでは、上りリンクと下りリンクの周波数帯域幅の比率、もしくは、タイムスロットの比率を変化させることで、トラヒック量に応じて無線リソースの量を制御していた。しかしながら、このような無線リソースの変更は基地局および端末の全ての通信に影響を及ぼす。そのため、全ての端末に対して上りリンクと下りリンクの無線リソースの変化を通知する必要があり、制御のためのオーバヘッドが大きいという課題があった。
【０００８】
一方、上りリンクリソースを用いた通信方法としてＤ２Ｄ通信がある。Ｄ２Ｄ通信の例を図１に示す。Ｄ２Ｄ通信では、基地局１０１またはネットワーク側からの制御によって、互いの通信エリアの範囲内に位置する端末１０２−１と端末１０２−２同士が通信を行うことが想定されている。
【０００９】
Ｄ２Ｄは、上りリンクリソースを有効に活用できる可能性のある技術の一つであるが、図２に示すような課題がある。例えば、端末１０２−１と端末１０２−２が異なる通信事業者の端末である場合などは、端末１０２−１と端末１０２−２は、同一の周波数キャリアをサポートしていない可能性がある。この場合、端末１０２−１と端末１０２−２は、互いに通信可能なエリアの範囲内に位置しているにも関わらず、Ｄ２Ｄ通信によって直接通信を行うことはできない。一方、端末１０２−１と端末１０２−３や端末１０２−４は、距離が離れていることなどが原因で、互いに通信可能なエリア（またはカバレッジ）の範囲外に位置している。この場合、端末１０２−１と端末１０２−３はＤ２Ｄ通信を行うことはできない。さらに、端末１０２−１の通信相手が、アプリケーションサーバ１０４のような場合にも、端末１０２−１とアプリケーションサーバ１０４はＤ２Ｄ通信を行うことができない。以上のような原因によって、Ｄ２Ｄ通信を行うことができない場合、端末１０２−１は、従来の無線通信システムと同様に、コアネットワーク１０３や基地局１０１を介して他の端末やアプリケーションサーバなどと通信を行う必要がある。
【００１０】
以上のように、従来の無線通信システムでは、上りリンクのリソースに余剰がある場合にも、Ｄ２Ｄ通信を行うことができないために、空いている上りリンクリソースを十分に活用できない可能性があった。
【００１１】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、下りリンクリソースが逼迫し、上りリンクリソースに余剰がある場合に、上りリンクリソースを効率的に利用することで、収容可能な無線トラヒック量を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００１３】
端末とセルラ通信を行うセルラ部と、デバイス間通信方式を用いて端末と通信を行うＤ２Ｄ部と、下りリンクの無線リソースの使用状況、及び、上りリンクの無線リソースの使用状況を判定する制御部と、を有する基地局であって、判定の結果、下りリンクの無線リソースが逼迫し、かつ、上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、Ｄ２Ｄ部は、上りリンクの無線リソースを用いて端末と送受信を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、端末とセルラ通信を行うセルラ部と、デバイス間通信方式を用いて端末と通信を行うＤ２Ｄ部と、上りリンクの無線リソースの使用状況を判定する制御部と、を有する基地局であって、判定の結果、上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、Ｄ２Ｄ部は、上りリンクの無線リソースを用いて他の基地局と送受信を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、端末と基地局を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、基地局は、端末とセルラ通信を行い、下りリンクの無線リソースが逼迫し、かつ、上りリンクの無線リソースに余剰がある場合、上りリンクの無線リソースを用いて端末と送受信を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、余剰のある上りリンクリソースを効率的に利用することで、システムが収容可能な無線トラヒックの量を向上できる。
【００１７】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ｄ２Ｄ通信の概念図
【図２】Ｄ２Ｄ通信の課題の例を示す図
【図３】本発明の第一の実施形態の概念図
【図４】ＦＤＤの場合の本発明の第一の実施形態の無線リソース使用例を示す図
【図５】ＴＤＤの場合の本発明の第一の実施形態の無線リソース使用例を示す図
【図６】本実施例の基地局の装置構成の例を示す図
【図７】本発明の第一の実施形態の動作手順の例を示す図
【図８】Ｄ２Ｄ通信を行っていない場合のＤ２Ｄ無線リソースの割当て方法の例を示す図
【図９】Ｄ２Ｄ通信を行っている場合のＤ２Ｄ無線リソースの割当て方法の例を示す図
【図１０】セルラ上り信号の受信とＤ２Ｄ送信のタイミングが重複する例を示す図
【図１１】Ｄ２Ｄ信号とセルラ信号の周波数分割の例を示す図
【図１２】Ｄ２Ｄ信号とＳＲＳの時間分割の例を示す図
【図１３】本発明の第二の実施形態の概念図
【図１４】本発明の第二の実施形態の動作手順の例を示す図
【図１５】本発明の第三の実施形態の上りリンクリソースの使用例を示す図
【図１６】本発明の第四の実施形態の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に従い説明する。
【００２０】
なお、以下の実施形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互い無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。各実施の形態は、個別で実施してもよいが、組合せて実施してもよい。
【００２１】
また、以下の実施形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよいものとする。
【００２２】
さらに、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２３】
同様に、以下の実施形態において、構成要素などの形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは前記数値及び範囲についても同様である。
【実施例１】
【００２４】
図３は、本発明の第一の実施形態の無線通信システムの例を示す図である。
【００２５】
基地局２０１が通信エリア（セルとも呼ばれる）を形成し、その通信エリア内に端末２０２（２０２−１〜２０２−３）が存在している。基地局２０１は、下りリンクと上りリンクのトラヒック量、もしくは、無線リソースの使用状況を測定する。基地局２０１は、下りリンクの無線リソースが逼迫し、その一方で、上りリンクの無線リソースに余剰があることを検出すると、Ｄ２Ｄデバイスとしての動作を開始する。つまり、上りリンクの無線リソースを用いて端末と通信を行うデバイスとして動作を開始する。そして、基地局２０１は、Ｄ２Ｄ通信のための制御情報（Control）を端末（図３の例では端末２０２−１）に対して通知すると共に、後述するように基地局２０１のセルラ部とＤ２Ｄ部に対して、同様の制御情報（Control）を通知する。そして、基地局２０１と端末２０２−１の間で、Ｄ２Ｄ通信を行うための処理が実施され、その後、基地局２０１と端末２０２−１との間で、上りリンクリソースを用いてＤ２Ｄ通信を行う。
【００２６】
この時、基地局２０１が端末２０２−１に対して、Ｄ２Ｄ通信を用いて送信するデータは、本来は、セルラ通信における端末２０２−１に対する下りリンクのデータである。端末２０２−１が基地局２０１に対してＤ２Ｄ通信を用いて送信するデータは、セルラ通信における上りリンクのデータである。すなわち、本実施例の無線通信システムでは、基地局２０１は端末２０２−１のトラヒックを、余剰のある上りリンクリソースのみを用いて送受信することが可能となる。その結果、下りリンクリソースが逼迫している状況においても、余剰のある上りリンクリソースを有効に利用することが可能となり、収容可能なトラヒック量を増加できる。
【００２７】
また、基地局２０１は、基地局２０１の通信エリアに位置する全ての端末２０２とＤ２Ｄ通信を行うことができるため、図２の例における端末１０２−１と１０２−３のようにカバレッジの範囲外であるためにＤ２Ｄ通信ができなくなるという課題を解決することができる。さらに、基地局２０１は、コアネットワークを介して他の端末やアプリケーションサーバなどと通信することができるため、端末２０２−１の通信先に関わらず、Ｄ２Ｄ通信の通信方式を用いて端末２０２−１と通信することができる。加えて、基地局２０１がＤ２Ｄ通信を行う端末２０２−１以外の端末（端末２０２−２と端末２０２−３）にとっては、下りリンクと上りリンクのリソース比率は一定であるため、基地局２０１がＤ２Ｄ通信を開始しているかどうかを認識する必要はなく、制御のためのオーバヘッドや端末への影響を最小限にできる。
【００２８】
図４（ａ）と（ｂ）は、ＦＤＤの場合の本実施例の基地局と端末の無線リソースの使用例である。図４（ａ）（ｂ）に示すように、ＦＤＤでは、下りリソースと上りリソースは、それぞれ異なる周波数であり、下りリンクの周波数と上りリンクの周波数との間にはガードバンドが設けられる。従来の無線通信システムでは、基地局２０１は、下りリンクリソースでは、セルラシステムの送信（セルラ送信）を行い、上りリンクリソースではセルラシステムの受信（セルラ受信）を行っていた。本実施例の基地局は、下りリソースにおいて、セルラ送信を行う点は従来と同様である。上りリソースでは、ある時間ではＤ２Ｄ通信の信号の送信（Ｄ２Ｄ送信）を行い、別の時間ではＤ２Ｄ通信の信号の受信（Ｄ２Ｄ受信）を行う。Ｄ２Ｄ受信とセルラ受信は同時に行ってもよい。Ｄ２Ｄ送信とセルラ受信を同時に行う場合については後述する。Ｄ２Ｄ送信または受信を行っていない場合には、従来と同様にセルラ受信を行う。
【００２９】
本実施例の端末は、基地局とは逆の動作となる。すなわち、ある時間では、従来と同様にセルラ送信を行い、別の時間ではＤ２Ｄ受信、または、Ｄ２Ｄ送信を行う。また、Ｄ２Ｄ送信とセルラ送信は同時に行ってもよい。Ｄ２Ｄ受信とセルラ送信を同時に行う場合については後述する。ここで、図４（ｂ）の端末の無線リソースの使用例は、ある特定の端末の動作であってもよく、それぞれ異なる端末の動作であってもよい。
【００３０】
図５（ａ）（ｂ）に、ＴＤＤの場合の本実施例の基地局と端末の無線リソースの使用例を示す。ＴＤＤでは、下りリソースと上りリソースはそれぞれ異なるタイムスロットであり、下りタイムスロットと上りタイムスロットの間には、ガードタイムが設けられる場合もある。基本的な動作は、ＦＤＤの場合と同様であり、上りリソースと下りリソースの関係が周波数から時間に変換されたのみである。
【００３１】
以降、一般性を失わないため、ＦＤＤの場合を例に挙げて説明するが、図４と図５の関係と同様に、本発明は周波数を時間に変換することでＴＤＤでも容易に実現可能である。
【００３２】
図６は、本実施例の基地局２０１の装置構成の例である。図６に記載の装置は、メモリ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などによって実現することができる。また、例えばＣＰＵがメモリに記録された各種プログラムを実行することにより、後述する基地局の機能を実現することもできる。基地局２０１は、大きくセルラ通信を行うセルラ部３０１、Ｄ２Ｄ通信を行うＤ２Ｄ部３１１、セルラ通信とＤ２Ｄ通信の切り替え、制御を行う部分とアンテナ３２４、ネットワークインタフェース（ＮＷ  Ｉ／Ｆ）３２５から構成される。
【００３３】
セルラ部３０１は、セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２、セルラベースバンド部３０３、セルラＲＦ部３０６から構成される。セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２は、基地局のセルラ通信のためのＬａｙｅｒ２およびＬａｙｅｒ３の処理を行うプロセッサである。セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２は、セルラ/Ｄ２Ｄ振分け部３２１から送信される各端末のセルラ通信用のデータ、他の基地局や移動管理装置（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｅｎｔｉｔｙ：ＭＭＥ）などから受信する制御信号をバッファに格納する。また、セルラ通信を行う端末や当該端末に割当てる時間および周波数リソースを決定するスケジューリング、ＨＡＲＱの管理、Ｌａｙｅｒ２（ＲＬＣ：Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の再送処理、パケットの加工、無線回線の秘匿化処理、ハンドオーバ等の制御や端末への上位層の制御信号の生成などを行う。セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２は、生成した下りリンクパケットをセルラベースバンド部３０３に出力する。また、セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２は、セルラベースバンド部３０３から入力されたビット系列のパケット処理を行い、セルラ／Ｄ２Ｄ振り分け部３２１に出力する。さらに、後述するように、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２から通知されたＤ２Ｄ通信用のリソース情報を基に、各種端末のパラメータ設定やスケジューリング等を行う。
【００３４】
セルラベースバンド部３０３は、セルラ送信部３０４とセルラ受信部３０５から構成され、主にセルラ通信の物理層（Ｌ１、Ｌａｙｅｒ１）の信号処理を行う。例えば、セルラ送信部３０４は、セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２から入力される各端末の下りリンクの物理データチャネルや物理制御チャネルの物理層の信号処理、物理層の制御チャネルの生成を行う。物理データチャネルは、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格では、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれることもある。物理制御チャネルは、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＥＰＤＣＣＨ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＰＤＣＣＨ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ＨｙｂｒｉｄＡＲＱ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ）などと呼ばれることもある。また、端末が復調のための伝搬路推定や、無線チャネル情報（ＣＳＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の測定、受信電力の測定などを行うために用いる参照信号（ＣＲＳ：Ｃｅｌｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ、ＣＳＩ−ＲＳ、ＤＭＲＳ：Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ＲＳなど）の生成や無線リソースへの挿入なども行う。同期信号や物理層のブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の生成及び無線リソースへの挿入なども行う。セルラ送信部３０４における下りリンクの信号処理は、具体的には、データ信号および制御信号の誤り訂正符号化、レートマッチング、変調、レイヤマッピングやＰｒｅｃｏｄｉｎｇ等のＭＩＭＯ信号処理、無線リソース（ＲＥ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔと呼ばれることもある）へのマッピング、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などである。セルラ送信部３０４にて生成された下りリンクのベースバンド信号は、セルラＲＦ部３０６に出力される。
【００３５】
セルラ受信部３０５は、セルラＲＦ部３０６から入力される上りリンクのデータチャネル（ＰＵＳＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ）および制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）などの物理層の信号処理を行う。セルラ受信部３０５が行う上りリンクの信号処理は、ＦＦＴ、ＲＥのデマッピング、ＭＩＭＯ受信重みの乗算やレイヤデマッピング等のＭＩＭＯ信号処理、復調、誤り訂正復号などである。上りリンクの参照信号（ＤＭＲＳやＳＲＳ：Ｓｏｕｎｄｉｎｇ  ＲＳ）を用いたチャネル推定や受信電力測定、上りリンクのＣＳＩ測定なども行う。復号されたデータチャネルや制御チャネル、ＣＳＩ等の各種測定結果等はセルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２へと出力される。
【００３６】
セルラＲＦ部３０６は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）機能を備える。セルラＲＦ部３０６は、セルラベースバンド部３０３から入力された下りリンクのセルラベースバンドＩＱ信号をセルラシステムのＲＦ信号へと変換し、セルラＤ２Ｄ切替部３２３へと出力する。また、セルラＲＦ部３０６は、セルラＤ２Ｄ切替部３２３から入力された上りリンクのセルラシステムのＲＦ信号をベースバンドＩＱ信号へと変換し、セルラベースバンド部３０３に入力する。セルラＲＦ部３０６は電力増幅器も含む。また、セルラベースバンド部３０３とセルラＲＦ部３０６の間は、光ファイバで接続されていてもよい。その場合、セルラＲＦ部３０６は、電気光変換器や、光電気変換器を含んでいてもよい。
【００３７】
アンテナ３２４は、上りリンクおよび下りリンクのセルラＲＦ信号、Ｄ２ＤＲＦ信号の送受信を行う部分である、アンテナ３２４は複数であってもよい。
【００３８】
Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサ３１２は、Ｄ２Ｄ通信のＬａｙｅｒ２、Ｌａｙｅｒ３の処理を行う。Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサ３１２は、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２から通知されたタイミングおよび周波数リソースを用いて、Ｄ２Ｄ信号の送受信を行うように、Ｄ２Ｄベースバンド部を制御する。また、Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサ３１２は、Ｄ２Ｄ通信のパケット処理等を行う。Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサ３１２は、Ｄ２Ｄ通信を行う相手の端末の検出なども行う。
【００３９】
Ｄ２Ｄベースバンド部３１３は、Ｄ２Ｄ送信部３１４とＤ２Ｄ受信部３１５から構成される。Ｄ２Ｄ送信部３１４は、Ｄ２Ｄ通信において基地局２０１が端末２０２に送信する信号のベースバンド処理を行う。Ｄ２Ｄ受信部３１５は、Ｄ２Ｄ通信において、基地局２０１が端末２０２から受信した信号のベースバンド処理を行う。
【００４０】
ここで、Ｄ２Ｄ通信における通信方式が、セルラ通信の下りリンクと同じ場合、すなわち、例えば、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）である場合には、Ｄ２Ｄ送信部３１４は、ＯＦＤＭＡ送信機となる。この場合、Ｄ２Ｄ送信部３１４の処理は、セルラ送信部３０４と同じであってもよく、もしくは、その一部のみの機能を備えていてもよい。あるいは、Ｄ２Ｄ送信部３１４とセルラ送信部３０４は共通の装置であってもよい。一方、Ｄ２Ｄ受信部３１５は、ＯＦＤＭＡ受信機となる。この場合、従来の基地局にはＯＦＤＭＡ受信機は備えられていないため、セルラ受信部３０５とは別の装置である必要がある。
【００４１】
Ｄ２Ｄ通信における通信方式が、セルラ通信における上りリンクの通信方式と同じ場合、すなわち、例えば、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ−ＦＤＭＡ）である場合には、Ｄ２Ｄ送信部３１４はＳＣ−ＦＤＭＡ送信機となる。この場合、従来の基地局にはＳＣ−ＦＤＭＡ送信機は備えられていないため、Ｄ２Ｄ送信部３１４は、セルラ送信部３０４とは別の装置である必要がある。一方、Ｄ２Ｄ受信部３１５は、セルラ受信部３０５と同じ、もしくは、その一部のみの機能を備えていてもよい。または、セルラ受信部３０５とＤ２Ｄ受信部３１５は共通の装置であってもよい。
【００４２】
Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６は、Ｄ２Ｄベースバンド信号のＤ２Ｄ ＲＦ信号への変換、および、Ｄ２Ｄ ＲＦ信号のＤ２Ｄベースバンド信号への変換を行う。また、Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６は、電力増幅器も含む。さらに、Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６は、後述するように、Ｄ２Ｄ送信とＤ２Ｄ受信を同一の時間において行う場合には、Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサからの指示、または、予め定められた規則に応じてフィルタリング処理を行う。複信方式がＴＤＤの場合、下りリソースと上りリソースの周波数は同じであるため、Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６は、セルラＲＦ部３０６と共通の装置であってもよい。複信方式がＦＤＤの場合、Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６は、受信ＲＦ処理についてはセルラ受信と周波数が同じであるため、セルラＲＦ部３０６と共通化してもよい。Ｄ２Ｄ ＲＦ部３１６の送信ＲＦ処理については、上りリンクの周波数への周波数変換等のＤ２Ｄ送信信号のＲＦ処理を行う。
【００４３】
ＮＷ  Ｉ／Ｆ３２５は、バックホール回線を通じて、コアネットワークと基地局２０１とを接続するためのインタフェースである。ネットワークＩ／Ｆ３２５は、ゲートウェイや移動管理装置（ＭＭＥ）、他の基地局などと基地局との間の通信を行う。コアネットワークから入力されたセルラ通信用のデータや制御情報、Ｄ２Ｄ通信用のデータや制御情報はセルラ／Ｄ２Ｄ振分け部３２１に入力される。
【００４４】
セルラ／Ｄ２Ｄ振分け部３２１は、ＮＷ  Ｉ／Ｆから入力される信号を、情報の種類に応じてセルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２またはＤ２ＤＬ２／Ｌ３プロセッサ３１２へと転送する。すなわち、ルータやスイッチの役割を果たす。ただし、セルラ部３０１とＤ２Ｄ部３１１がそれぞれ独立なＮＷ  Ｉ／Ｆ３２５を有する場合には、セルラ／Ｄ２Ｄ振分け部３２１は存在しなくてもよい。
【００４５】
Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ通信の上りリンクと下りリンクのトラヒック状況や、無線リソースの使用状況に応じて、セルラ通信用の無線リソースとＤ２Ｄ通信用の無線リソースを決定する制御部である。Ｄ２Ｄリソース制御部３２２におけるＤ２Ｄ用の無線リソースの割当て方法は後述する。また、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、決定したセルラ通信用、Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースの情報をセルラＬ２／Ｌ３プロセッサ３０２やＤ２ＤＬ２／Ｌ３プロセッサ３１２に通知する。さらに、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ通信とＤ２Ｄ通信の切り替えタイミングや周波数リソースの割当て状況に応じて、セルラ／Ｄ２Ｄ切替部３２３を制御する。また、セルラＲＦ部３０６やＤ２ＤＲＦ部３１６のフィルタ設定の制御を行う場合もある。
【００４６】
セルラ／Ｄ２Ｄ切替部３２３は、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２からの指示に従って、セルラ送信信号（下りリンク信号）、または、Ｄ２Ｄ送信信号をアンテナ３２４に転送する。  また、セルラ／Ｄ２Ｄ切替部３２３は、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２からの指示に従って、セルラ受信信号（上りリンク信号）、または、Ｄ２Ｄ受信信号をセルラＲＦ部３０６またはＤ２ＤＲＦ部３１６に転送する。ただし、セルラＤ２Ｄ切替部３２３は、単にセルラ送信信号とＤ２Ｄ送信信号を合成（合波）してアンテナ３２４に出力してもよい。また、セルラＤ２Ｄ切替部３２３は、アンテナ３２４から入力された信号を、単に複製（分波）して、セルラＲＦ部３０６とＤ２ＤＲＦ部３１６に出力してもよい。
【００４７】
図７は、本発明の第一の実施形態の動作手順の例である。説明のため、Ｄ２Ｄ通信を行う端末をＤ２Ｄ端末２０２−１、それ以外の端末をセルラ端末２０２−２と表記しているが、Ｄ２Ｄ端末２０２−１は、セルラ通信も行う。また、特にＤ２Ｄ端末とセルラ端末を区別する必要がない場合には、単に端末２０２と表記する。また、図７の初期状態では、基地局２０１はＤ２Ｄ通信を行っていないものとする。
【００４８】
基地局２０１におけるセルラ部３０１は、各端末２０２から、各端末２０２がＤ２Ｄ通信が可能であるかどうかを示す情報、すなわち、Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを収集する（Ｓ１０１）。Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙは、基地局からの要求に基づいて端末が送信するようにすればよい。また、セルラ部３０１は、収集したＤ２Ｄ  ＣａｐａｂｉｌｉｔｙをＤ２Ｄリソース制御部３２２に通知する。セルラ部３０１は、セルラ通信における上りリンクと下りリンクの無線リソースの使用率を算出し、無線リソース使用率をＤ２Ｄリソース制御部３２２に通知する（Ｓ１０２）。Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ部３０１から受信した各端末２０２のＤ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙと、無線リソース使用率に基づき、Ｄ２Ｄリソースの割り当てを行う（Ｓ１０３）。具体的な方法は後述するが、下りリンクリソースが逼迫し、上りリンクリソースに余剰がある場合に、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、基地局がＤ２Ｄ通信を行うことを決定し、Ｄ２Ｄ通信に用いる上りリンクリソースを割り当てる。そして、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、割り当てたＤ２Ｄリソースの情報をセルラ部３０１とＤ２Ｄ部３１１に通知する（Ｓ１０４）。
【００４９】
また、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ部３０１と通信を行っており、かつ、Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有している端末２０２の中から、Ｄ２Ｄ通信を行う端末（Ｄ２Ｄ端末２０２−１）を選択し、選択した端末の情報をセルラ部３０１に通知する（Ｓ１０５）。Ｄ２Ｄ端末２０２−１の選択方法は後述する。
【００５０】
セルラ部３０１は、Ｓ１０４にてＤ２Ｄリソース制御部３２２から通知されたＤ２Ｄ通信用の無線リソースの情報（以下、Ｄ２Ｄリソース情報）を、Ｓ１０５にて選択されたＤ２Ｄ端末２０２−１に通知する（Ｓ１０６）。ここで、Ｄ２Ｄ通信を行わないセルラ端末２０２−２や、図示していないＤ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有していない端末２０２などは、基地局２０１がＤ２Ｄ通信を行っているかどうかを把握する必要はない。これは、Ｄ２Ｄ端末２０２−１以外の端末は、基地局２０１が上りリンクリソースを用いて送信するＤ２Ｄ信号を受信する必要がないためである。したがって、Ｄ２Ｄリソースの情報は、Ｄ２Ｄ端末２０２−１のみに通知すれば良い。一方、上りリンクリソースの全部または一部を下りリンクリソースとしては割り当てる従来の無線通信システムでは、上りリンクと下りリンクのリソース配分を変えたことを全ての端末に通知する必要がある。これは、下りリンクに割り当てていた上りリンクリソースを解放し、再度、上りリンクとする場合にも同様である。以上の通り、本実施例の無線通信システムは、上りリンクと下りリンクのリソース比率を変える場合に比べて、制御用のオーバヘッドを削減できる。
【００５１】
ただし、セルラシステムにおいてブロードキャストされるシステム情報にＤ２Ｄリソースの情報を含めて送信してもよい。例えば、Ｄ２Ｄ端末２０２−１以外に、端末同士で互いにＤ２Ｄ通信を行う端末が存在する場合などには、Ｄ２Ｄ端末２０２−１以外の端末もＤ２Ｄ用の無線リソースの情報を把握する必要があるためである。そのため、例えば、基地局２０１は、端末のＤ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙの状況や、端末からＤ２Ｄ通信用の無線リソースの割当て要求があるかどうかなどに応じて、Ｄ２Ｄリソースの情報をブロードキャストするかを決定してもよい。また、基地局２０１のＤ２Ｄ部３１１の通信相手となるＤ２Ｄ端末２０２−１に通知するＤ２Ｄリソースの情報と、他の端末同士のＤ２Ｄ通信に割り当てるＤ２Ｄリソースの情報（例えばブロードキャストする情報）がそれぞれ異なっていてもよい。
【００５２】
次に、基地局２０１のセルラ部３０１は、Ｄ２Ｄ端末２０２−１にＤ２Ｄ通信の要求（Ｄ２Ｄ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する（Ｓ１０７）。そして、Ｄ２Ｄ端末２０２−１は、基地局２０１（のセルラ部３０１）を経由してコアＮＷと通信し、Ｄ２Ｄ通信用の認証などを行う（Ｓ１０８）。同時に、基地局２０１のＤ２Ｄ部３１１もＤ２Ｄ端末としての認証を行う（Ｓ１０９）。そして、Ｄ２Ｄ部３１１とＤ２Ｄ端末２０２−１は、Ｄ２Ｄ通信を行うＤｅｖｉｃｅを互いに検出するための信号（Ｄ２Ｄ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｓｉｇｎａｌ）を送信し、Ｄ２Ｄ通信の相手を検出する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０はＤ２Ｄ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙと呼ばれることもある。また、Ｄ２Ｄ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙは、Ｄ２Ｄ端末２０２−１とＤ２Ｄ部３１１が互いに同期をとる手順を含んでいてもよい。また、Ｄ２Ｄ通信において同期をとる基準は、基地局２０１のセルラ部３０１が下りリンクで送信する同期信号であってもよい。
【００５３】
Ｄ２Ｄ端末２０２−１とＤ２Ｄ部３１１が互いの存在を検出すると、Ｄ２Ｄ通信によって上りリンクリソースを用いて通信を行う（Ｓ１１１）。Ｓ１１１はＤ２Ｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎと呼ばれることもある。ただし、Ｄ２Ｄ端末２０２−１の実際の通信相手、すなわち、Ｅｎｄ  ｔｏ  Ｅｎｄでの通信相手は、図示していない他の端末やアプリケーションサーバなどである。したがって、基地局２０１のＤ２Ｄ部３１１は、Ｄ２Ｄ端末２０２−１から受信したＩＰパケットをコアＮＷ経由で実際の通信相手に転送する（Ｓ１１２）。または、コアＮＷ経由で受信したＩＰパケットを、通信方式のみをＤ２Ｄ送信に変換して、Ｄ２Ｄ端末２０２−１に送信する。
【００５４】
また、基地局２０１は、Ｄ２Ｄ部３１１が送信または受信を行っていない無線リソースでは、通常の基地局と同様にセルラ端末２０２−２からの上りリンク信号を受信する。また前述した通りに、下りリンクについては通常の基地局と同様に下りリンクのセルラ送信を行う（Ｓ１１３）。
【００５５】
また、Ｄ２Ｄ部３１１やセルラ部３０１は、定期的にＤ２Ｄ通信及びセルラ通信のトラヒック量または無線リソースの使用率をＤ２Ｄリソース制御部３２２に報告する（Ｓ１１４）。セルラ通信のトラヒック量または無線リソース使用率は上りリンク、下りリンクの両方について報告する。そして、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、報告されたトラヒック量を基に再度、Ｄ２Ｄリソース割り当てを行う（Ｓ１１５）。
【００５６】
図８は、Ｄ２Ｄ通信を行っていない場合のＤ２Ｄリソース制御部３２２におけるＤ２Ｄリソース割り当て（Ｓ１０３に相当する）の例である。図８のＤ２Ｄリソース割当ては定期的に実施される。初期状態では、基地局２０１はセルラ通信のみを行っている（Ｓ２０１）。Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ部３０１から通知された下りリソース使用率が、第一の閾値（Ｔｈ＿Ｈｉｇｈ）よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０２）。下りリンクのリソース使用率がＴｈ＿Ｈｉｇｈよりも小さい場合（Ｓ２０２でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリンクの無線リソースに余剰がある、または、下りリンクのトラヒックが少ないと判断し、Ｄ２Ｄ通信は行わない。下りリンクの無線リソース使用率がＴｈ＿Ｈｉｇｈよりも大きい場合（Ｓ２０２でＹｅｓの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリンクの無線リソースが逼迫していると判断する。
【００５７】
次いで、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリンクの無線リソース使用率が第二の閾値（Ｔｈ＿Ｌｏｗ）よりも小さいか否かを判定する（Ｓ２０３）。上りリンクの無線リソース使用率がＴｈ＿Ｌｏｗよりも大きい場合（Ｓ２０３でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリンクの無線リソースにＤ２Ｄ通信を行う余剰がない、すなわち、下りリンクのトラヒックを上りリンクリソースを用いて送信可能ではないと判断し、Ｄ２Ｄ通信は行わない。上りリンクの無線リソース使用率がＴｈ＿Ｌｏｗよりも小さい場合（Ｓ２０３でＹｅｓの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリンクの無線リソースに余剰があると判断する。ここで、Ｔｈ＿Ｈｉｇｈは、Ｔｈ＿Ｌｏｗよりも大きい値であってもよい。
【００５８】
次に、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、セルラ部から通知されたＤ２Ｄ  Ｃａｃａｐａｂｉｌｉｔｙを基に、基地局２０１の通信エリア内に、Ｄ２Ｄ通信が可能な端末（Ｄ２Ｄ対応端末）が存在するか否かを判定する（Ｓ２０４）。Ｄ２Ｄ対応端末が存在しない場合（Ｓ２０４でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄ通信は行わない（不可能である）。Ｄ２Ｄ対応端末が存在する場合（Ｓ２０４でＹｅｓの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、Ｄ２Ｄ通信を行うことを決定する。
【００５９】
そして、Ｄ２Ｄリソース制御部は、Ｄ２Ｄ対応端末の中から、基地局２０１がＤ２Ｄ通信を行う端末を選択する（Ｓ２０５）。端末の選択基準には様々な方法を用いることができる。例えば、下りリンクのトラヒック量が多い端末２０２を選択することで、逼迫している下りリンクのトラヒックを上りリンクにオフロードしてもよい。もしくは後述するように基地局２０１に距離の近い端末を選択してもよい。または、Ｄ２Ｄ通信は、基本的には、上りリソースのみ使用して時分割で行われるため、セルラ通信に比べて遅延時間が大きくなることを考慮して、遅延時間の要求が厳しくない端末を選択してもよい。もしくは、端末の下りリンクのトラヒック量、上りリンクの余っているリソース量、端末の下りリンクの無線品質状況などに応じて決定してもよい。また、Ｓ２０５で選択する端末は、１つの端末であってもよく、複数の端末であってもよい。
【００６０】
次に、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリンクの無線リソースの内、Ｄ２Ｄ通信に割当てるリソース量を決定する。Ｄ２Ｄ通信に割り当てる上りリンクの無線リソース量は、Ｄ２Ｄ通信を行う端末のトラヒック量と上りリンクの無線リソース使用率などに基づいて決定される。例えば、全体の上りリンクの無線リソースを１とした場合、（１−上りリソース使用率）となる上りリンクの無線リソース量をＤ２Ｄ通信に割当ててもよい。また、（１−上りリソース使用率）に所定のマージンを引いた無線リソース量をＤ２Ｄ通信に割当ててもよい。もしくは、Ｓ２０５で決定した端末のトラヒック量を送信可能な分の無線リソース量をＤ２Ｄ通信に割当ててもよい。Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースは、例えば、上りリンクの１または複数のサブフレーム番号から構成され、無線フレーム（ＬＴＥでは１０ミリ秒）毎に指定されたサブフレームがＤ２Ｄ通信のための無線リソースとして割り当てられていることを示してもよい。もしくは、サブフレーム番号とその周期から構成されていてもよい。さらに、サブフレーム番号（すなわち、時間リソース）に加えて、周波数リソースも指定してもよい。
【００６１】
Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、Ｄ２Ｄ通信を行う端末とＤ２Ｄ通信に用いる無線リソースを決定すると、Ｄ２Ｄ通信モードを開始する（Ｓ２０７）。また、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、Ｄ２Ｄ通信を行う端末とＤ２Ｄ通信に用いる無線リソースの情報を、セルラ部３０１とＤ２Ｄ部３１１に通知する。
【００６２】
図９は、基地局２０１が、Ｄ２Ｄ通信を行っている場合のＤ２Ｄリソース割当ての例である（Ｓ１１５に相当する）。Ｓ３０１では、基地局２０１は、セルラ通信とＤ２Ｄ通信の両方を行っているものとする。Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリソース使用率が第三の閾値（Ｔh＿Ｌｏｗ２）よりも小さいか否かを判定する（Ｓ３０２）。上りリソース使用率がＴｈ＿Ｌｏｗ２よりも大きい場合（Ｓ３０２でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリソースに余剰がなくなったと判定し、Ｄ２Ｄリソースを変更または解放し（Ｓ３０５）、Ｄ２Ｄリソース割当ての処理を終了する。変更または解放したＤ２Ｄリソース情報は、セルラ部３０１およびＤ２Ｄ部３１１に通知される。具体的には、Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースの量を、現在の割当てよりも少なくする。もしくは、完全にＤ２Ｄ用の無線リソースを解放し、Ｄ２Ｄ通信を終了する。このように、上りリンクの無線リソースが逼迫したと判定した場合に、Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースの量を少なくする、又は、解放することにより、セルラの上りリンクトラヒックを優先して通信させることが可能となる。ここで、上りリソース使用率は、セルラ通信における上りリンク通信のリソース使用率とＤ２Ｄ通信におけるリソース使用率の両方を含む。
【００６３】
上りリソース使用率がＴｈ＿Ｌｏｗ２よりも小さい場合（Ｓ３０２でＹｅｓの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリソースに依然として余剰があると判断する。次いで、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリソース使用率が第四の閾値（Ｔｈ＿Ｈｉｇｈ２）よりも小さいか否かを判定する（Ｓ３０３）。下りリソース使用率がＴｈ＿Ｈｉｇｈ２よりも大きい場合（Ｓ３０３でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、上りリソースに余剰があり、かつ下りリソースが逼迫していると判定し、Ｄ２Ｄ通信を継続する。ここで、必要に応じて、Ｄ２Ｄ用の無線リソースを増加してもよい。下りリソース使用率がＴｈ＿Ｈｉｇｈ２よりも小さい場合（Ｓ３０３でＹｅｓの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリソースに余剰が生じたと判断する。そして、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、Ｄ２Ｄ部３１１が、いずれかのＤ２Ｄ端末２０２−１とＤ２Ｄ通信を継続しているか否かを判定する（Ｓ３０4）。継続中のＤ２Ｄ通信がある場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）の場合、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリソースに余剰は生じたものの、上りリソースにも余剰があるため、継続中のＤ２Ｄ通信を停止する必要性はないと判断し、Ｄ２Ｄ通信を継続する。継続中のＤ２Ｄ通信がない場合（Ｓ３０４でＮｏの場合）、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２は、下りリンクリソースの余剰が生じたため、Ｄ２Ｄリソースを変更または解放し（Ｓ３０５）、Ｄ２Ｄリソース割り当てを終了する（Ｓ３０６）。ここで、Ｓ３０４の動作はなくてもよい。その場合、例えば、下りリンクリソースに余剰が生じた場合には、Ｄ２Ｄリソースを解放し、Ｄ２Ｄ通信を終了することになる。このように、下りリンクの無線リソースに余剰が生じたと判定した場合に、Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースの量を少なくする、又は、解放することにより、セルラの上りリンクトラヒックを優先して通信させることが可能となる。
【００６４】
ただし、Ｔｈ＿Ｌｏｗ２およびＴｈ＿Ｈｉｇｈ２は、それぞれ、Ｔｈ＿ＬｏｗおよびＴｈ＿Ｈｉｇｈと同じ値であってもよく異なる値であってもよい。例えば、Ｔｈ＿Ｌｏｗ２をＴｈ＿Ｌｏｗよりも小さい値とすると、上りリソースに余剰がなくなった場合にＤ２Ｄ通信を終了しやすくなり、セルラの上りリンクトラヒックを優先して通信させることが可能となる。Ｔｈ＿Ｈｉｇｈ２をＴｈ＿Ｈｉｇｈよりも大きい値にすると、下りリンクリソースに少しでも余剰ができた場合には、Ｄ２Ｄ通信を終了しやすくなり、下りリンクトラヒックを本来のセルラの下りリンク通信にて送信することになる。
【００６５】
図１０は、本実施例の無線通信システムに伴う問題点の例を示す図である。本実施例の基地局は、セルラ信号の送受信に加え、Ｄ２Ｄ信号の送受信も行う。しかしながら、セルラシステムにおいて、上りリンクと下りリンクの通信を時間（ＴＤＤ）または周波数（ＦＤＤ）で分割する必要があることと同様に、基地局は、上りリンクリソースにおけるＤ２Ｄ送信とセルラ受信を時間または周波数で分割する必要がある。したがって、基地局がＤ２Ｄ信号を送信する時間および周波数リソースでは、基地局は、セルラシステムの上り通信を行わないように制御する必要がある。セルラシステムにおける上りリンクの信号は、大きく、上りリンクのデータと上りリンクの制御信号（ＵＣＩ：Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎと呼ばれることもある）に分類できる。ここで、図１０では、説明のため、上りリンクの制御信号は、下りデータに対するＡＣＫとそれ以外のものに分類している。
【００６６】
例えば、基地局がセルラ端末Ａに対し、上りリンクのデータ送信に対するリソースを割り当てる、すなわち、上りリンクのデータ送信をスケジューリングした場合、セルラ端末Ａは、標準規格で定められた所定の間隔の後に、上りリンクのデータ送信を行う。そのため、上りリンクの無線リソースを用いてＤ２Ｄ送信を行うことを考慮することなく、上りリンクのスケジューリングを行うと、基地局がＤ２Ｄ送信を行うタイミングと、セルラの上りデータの受信を行うタイミングが重複する可能性がある。その結果、基地局が送信するＤ２Ｄ送信信号が、セルラの上りデータに干渉を及ぼし、セルラの上りデータ受信の受信品質が大きく低下する可能性がある。したがって、本実施例の基地局は、基地局がＤ２Ｄ送信を行うタイミングよりも所定の間隔だけ前の時間では、セルラの上りデータ通信用のリソースを割り当てないように制御する。もしくは、図１１に示すように、上りデータの受信とＤ２Ｄ送信の周波数が異なるように制御する。その結果、Ｄ２Ｄ送信と上りリンクのデータに関するセルラ受信の時間または周波数リソースが重複する問題を解決することができる。
【００６７】
また、基地局が、例えば、セルラ端末Ｂに対してセルラの下りデータを送信した場合、所定の間隔の後、セルラ端末Ｂは下りデータに対するＡＣＫ（またはＮＡＣＫ）信号を基地局に送信する。そのため、セルラの上りデータと同様に、基地局がＤ２Ｄ送信を行うタイミングとセルラの下りデータに対するＡＣＫを受信するタイミングが重複し、セルラの下りデータに対するＡＣＫの受信品質が低下する可能性がある。一方で、本実施例の無線通信システムでは、Ｄ２Ｄ送信を行う場合は、下りリンクのトラヒック量が多い場合であるため、Ｄ２Ｄ送信とＡＣＫに関するセルラ受信のタイミングの重複を避けるために、下りリンクのデータ送信を停止することは望ましくない。したがって、上りデータ通信と同様に、Ｄ２Ｄ送信を行うタイミングよりも所定の間隔前に、下りデータ送信を行わないように制御することは好ましくない。そのため、本実施例の基地局は、図１１に示すように、セルラの下りデータに対するＡＣＫとＤ２Ｄ送信は異なる周波数リソースを用いるように制御する。
【００６８】
また、セルラ端末Ｃは、基地局から指定された所定のタイミングで、セルラの上りリンクの制御信号を送信する（ＡＣＫを除く）。上りリンクの制御信号は、例えば、下りリンクの無線チャネル情報（ＣＳＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎと呼ばれることもある）や、上りリンクのリソース割当て要求（ＳＲ：Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）、基地局が上りリンクの無線チャネルを測定するためのサウンディング用の参照信号（ＳＲＳ：Ｓｏｕｎｄｉｎｇ  ＲＳ）、ランダムアクセス信号などである。これらの上り制御信号の送信タイミングは、基地局からの上位レイヤのパラメータによって決定される。したがって、従来の基地局と同様に、基地局がＤ２Ｄ送信を行うことを考慮することなく、上り制御信号のパラメータを決定すると、Ｄ２Ｄ送信のタイミングとセルラの上り制御信号の受信タイミングが重複する場合がある。その結果、Ｄ２Ｄ送信信号がセルラの上り制御信号に干渉を及ぼし、上り制御信号の受信品質が大きく低下する可能性がある。そのため、本実施例の基地局は、これらの制御信号の送信タイミングと、Ｄ２Ｄ送信のタイミングが重複しないように、セルラの上り制御信号送信のための、上位レイヤのパラメータとＤ２Ｄ通信のために割当てる無線リソースを決定する。もしくは、図１１に示すように、セルラの上り制御信号（ＡＣＫを除く）の受信とＤ２Ｄ送信の周波数が異なるように制御する。
【００６９】
図１１は、基地局においてＤ２Ｄ送信とセルラ受信の周波数リソースを分ける場合の例を示す図である。図１１（ａ）は、セルラの制御信号とＤ２Ｄ送信信号の周波数分割の例である。図１０に示したセルラのＡＣＫや、セルラのＣＳＩやＳＲなどのセルラの上りリンクの制御信号は、上りリンクの周波数帯域幅の両端で送信される。そのため、基地局は、Ｄ２Ｄ送信に用いる帯域幅が、上りリンク帯域の中心付近になるように制御する。Ｄ２Ｄ送信信号とセルラ受信信号の間に、ガードバンドを設けてもよい。例えば、図７のＳ１０６において、Ｄ２Ｄ通信に用いる無線リソース情報として、周波数帯域幅、もしくは、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋの情報を通知すれば良い。そして、基地局は、Ｄ２Ｄ送信のための無線信号に対し、Ｄ２Ｄ送信用の無線リソース以外の部分をフィルタ等によって除去する。また、セルラ受信信号に対し、セルラ受信信号以外の部分をフィルタ等によって除去する。
【００７０】
図１１（ｂ）は、セルラの上りリンクのデータ信号とＤ２Ｄ送信信号の周波数分割の例である。図１１（ｂ）に示すように、セルラの上りデータ受信のタイミングとＤ２Ｄ送信信号のタイミングが重複する場合、基地局は、それらの帯域幅が互いに重複しないように無線リソースを割り当てる。そして、基地局は、フィルタによって、Ｄ２Ｄ送信信号、もしくは、セルラ上りデータ以外の部分をそれぞれ除去する。
【００７１】
図１１（ｃ）は、セルラの上り制御信号、上りデータ、Ｄ２Ｄ送信信号の周波数分割の例である。セルラの上りリンクの制御信号が上りリンク帯域幅の両端に位置することを考慮して、Ｄ２Ｄ送信とタイミングが重複する場合の上りデータは、上り制御信号用の帯域に隣接する形で割り当ててもよい。
【００７２】
図１２は、セルラのＳＲＳとＤ２Ｄ送信または受信信号との時間分割の例である。ＳＲＳは、上りリンクの帯域の広範囲にわたっている場合もあり、Ｄ２Ｄ送信信号との周波数分割が困難である。前述のように、端末がＳＲＳを送信するタイミングと基地局がＤ２Ｄ信号を送信するタイミングを異なるタイムスロット、または、Ｓｕｂｆｒａｍｅとなるように制御してもよいが、図１２に示すように同一のＳｕｂｆｒａｍｅ内で、時間分割を行ってもよい。ＳＲＳは、上りリンクのＳｕｂｆｒａｍｅの最後のＯＦＤＭシンボルで送信されるため、基地局は、上りリンクのＳｕｂｆｒａｍｅの最後のＯＦＤＭシンボル以外のＯＦＤＭシンボルを用いてＤ２Ｄ信号を送信するようにしてもよい。また、Ｄ２Ｄ送信とＳＲＳ受信の切り替えのために、Ｄ２Ｄ送信とＳＲＳとの間に一定のガードタイムを設けてもよい。これは、基地局におけるＳＲＳ受信とＤ２Ｄ受信のタイミングの重複時にも同様である。すなわち、Ｄ２Ｄ受信信号とＳＲＳとの間の干渉を避けるために、Ｄ２Ｄ信号は、最後のＯＦＤＭシンボルは用いないようにしてもよい。
【実施例２】
【００７３】
図１３は、本発明の第二の実施形態の概念図である。第一の実施形態では、上りリンクの無線リソースに余剰があったとしても、Ｄ２Ｄ通信が可能な端末（Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有する端末）が存在しない可能性がある。その結果、基地局がＤ２Ｄ通信の行う機能を備えていたとしても、余剰のある上りリンクリソースを有効に活用できない可能性がある。そこで、本発明の第二の実施形態では、上りリンクリソースにおいて、基地局と基地局との間でＤ２Ｄ通信を行う。その結果、基地局の通信エリア内にＤ２Ｄ通信が可能な端末が存在しない場合にも上りリンクリソースを有効に活用することが可能となる。また、基地局のアンテナの利得は、端末のアンテナの利得よりも大きい可能性が高いため、基地局と端末との間で行うＤ２Ｄ通信よりも、距離が大きい基地局同士でＤ２Ｄ通信を行うことができる。また、端末とは異なり、基地局の位置は変化しないため、特定の方向に指向性を向けることで、より距離の大きい基地局間でＤ２Ｄ通信をできる可能性もある。
【００７４】
図１３に示すように、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２は、互いに通信可能なエリアに位置する。図１３は、第一の基地局４０１が送信電力、または通信エリアが大きいマクロセル基地局であり、第二の基地局４０２が送信電力、または通信エリアが小さいスモールセル基地局である例を示している。ただし、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２がどちらもマクロセル基地局であってもよく、どちらもスモールセル基地局であってもよい。また、スモールセルが、特にＨｏｍｅ  ｅＮＢやＣＳＧ（Ｃｌｏｓｅｄ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｇｒｏｕｐ）セルと呼ばれるフェムトセル基地局であってもよい。  第一の基地局４０１と第二の基地局４０２は、コアネットワーク４０４を経由して接続していてもよく、有線回線によって直接接続していてもよく、また、有線接続していなくてもよい。
【００７５】
第一の基地局４０１または第二の基地局４０２は、上りリンクの無線リソースに余剰があることを検出すると、Ｄ２Ｄデバイスとしての動作を開始する。なお、上りリンクの無線リソースに余剰があるか否かを判定する方法は、第一の実施形態と同様である。そして、上りリンクの無線リソースを用いて第一の基地局４０１と第二の基地局４０２との間でＤ２Ｄ通信を行う。ここで、Ｄ２Ｄ通信を行うことが可能な端末が存在しない場合、つまり、Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有する端末が存在しない場合に、第一の基地局と第二の基地局との間でＤ２Ｄ通信を行うようにしてもよい。これにより、基地局の通信エリア内にＤ２Ｄ通信が可能な端末が存在しない場合にも上りリンクリソースを有効に活用することが可能となる。
【００７６】
ここで、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２が、Ｄ２Ｄ通信によって送受信する情報は、バックホールの制御情報であってもよい。具体的には、例えば、ＬＴＥ規格ではＳ１と呼ばれるインタフェースを用いて移動管理装置やゲートウェイを経由して送受信するような情報であってもよく、Ｘ２と呼ばれるインタフェースを用いて基地局間でやりとりされる制御情報であってもよい。または、Ｄ２Ｄ通信を用いて、ハンドオーバによって第一の基地局４０１から第二の基地局４０２へ、またはその逆に移動する端末のデータの転送を行ってもよい。もしくは、基地局間で同期をとるための信号をＤ２Ｄ通信を用いて送受信してもよい。さらには、例えば、第二の基地局４０２のバックホール回線としてＤ２Ｄ通信を利用してもよい。すなわち、第一の基地局４０１がコアネットワーク４０４から受信した第二の基地局４０２に接続する端末（４０３−２）の下りリンクのデータもしくは制御情報、又は、データと制御情報の両方を、第一の基地局４０１から第二の基地局４０２に送信してもよい。また、当該端末（４０３−２）の上りリンクのデータを第二の基地局４０２から第一の基地局４０１に送信し、第一の基地局４０１がコアネットワーク４０４に転送してもよい。
【００７７】
このように、余剰のある上りリンクの無線リソースを用いて、基地局と基地局との間で通信を行うことによって、上りリンクの無線リソースを有効に活用できる。また、バックホール通信の一部または全部を、セルラ通信用の無線リソースを用いて実施できるため、基地局が有線のバックホール回線を備える必要がなくなり、基地局の設置、運用コストを低減できる。もしくは、基地局のバックホール回線の要求性能を緩和できる。ここで、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２がＤ２Ｄ通信を用いて送受信する情報は、図示していない第三の基地局の情報であってもよい。すなわち、第一の基地局４０１と図示していない第三の基地局との間で交換する情報を第二の基地局が中継してもよい。
【００７８】
図１４は、本発明の第二の実施形態の動作手順の例を示す図である。第一の基地局４０１と第二の基地局４０２は、図６に示したように、それぞれセルラ部３０１、Ｄ２Ｄ部３１１、Ｄ２Ｄリソース制御部３２２などを備えるが、図面の簡単化のため省略している。第二の基地局４０２は、第二の基地局４０２の上りリンクと下りリンクの無線リソースの使用率を第一の基地局に通知する（Ｓ４０１）。図１４では、コアＮＷ４０４を経由して通知するものとしているが、コアＮＷを介さなくてもよい。そして、第一の基地局４０１は、第一の基地局４０１の上りリンクと下りリンクの無線リソース使用率と、Ｓ４０１で第二の基地局４０２から通知された第二の基地局の無線リソース使用率を基に、Ｄ２Ｄ通信に割当てるリソースを決定する（Ｓ４０２）。そして、第一の基地局４０１は、第二の基地局４０２に対して、Ｄ２Ｄ通信用の無線リソースの情報を通知する（Ｓ４０３）。また、第一の基地局４０１は、第二の基地局４０２に対し、Ｄ２Ｄ通信を用いて通信を行うための要求（Ｄ２Ｄ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する（Ｓ４０４）。その後、第一の基地局４０１および第二の基地局４０２は、必要に応じてＤ２Ｄ通信を行うための認証や、相手先デバイス（すなわち、第一または第二の基地局）の情報、アプリケーション情報（例えば、バックホール情報を示す識別子など）をコアＮＷまたは基地局間で交換する（Ｓ４０５）。そして、Ｄ２Ｄ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙによって第一の基地局４０１と第二の基地局４０２は互いの存在の検出や同期等を行う（Ｓ４０６）。次いで、Ｄ２Ｄ通信（Ｄ２Ｄ  Ｃｏｍｍｎｉｃａｔｉｏｎ）を行う（Ｓ４０７）。また、Ｓ４０８に示すように、基地局間でのＤ２Ｄ通信を行っていない時間または周波数リソースでは、第一の基地局４０１は第一の基地局に接続する端末４０３−１とセルラ通信またはＤ２Ｄ通信を行っていてもよい。同様に、第二の基地局４０２は、第二の基地局に接続する端末４０３−２とセルラ通信またはＤ２Ｄ通信を行っていてもよい。
【００７９】
ここで、図１４では、第一の基地局４０１が第二の基地局４０２との通信に用いるＤ２Ｄのリソース割り当てを行う場合の例を示したが、基地局間のＤ２Ｄ通信に用いる上りリンクの無線リソースを予め決定しておいてもよい。もしくは、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２ではない、別の制御装置に無線リソース使用率の情報を集め、制御装置が決定してもよい。あるいは、第一の基地局４０１と第二の基地局４０２がそれぞれの無線リソース使用率を基にＤ２Ｄ通信用の無線リソースを決定し、決定したＤ２Ｄ通信用の無線リソースの情報を交換し、両基地局のＡＮＤまたはＯＲを取る形でＤ２Ｄ通信用の無線リソースを決定してもよい。
【００８０】
さらに、基地局間のＤ２Ｄ通信に用いる無線リソースと、基地局と端末との間のＤ２Ｄ通信、もしくは、端末と端末との間のＤ２Ｄ通信に用いる無線リソースはそれぞれ異なっていてもよい。基地局間のＤ２Ｄ通信と、基地局と端末とのＤ２Ｄ通信、端末と端末との間のＤ２Ｄ通信の無線リソースを区別することで、それぞれのＤ２Ｄ通信が互いに及ぼす干渉を回避することができる。
【実施例３】
【００８１】
本発明の第三の実施形態では、Ｄ２Ｄ通信とセルラ通信で異なる周波数キャリアを用いることで、無線リソースを効率的に利用することを目的とする。
【００８２】
図１０や図１１に示したように、基地局が送信するＤ２Ｄ信号と、基地局が受信する上りリンクのセルラ信号は、時間または周波数によって分割する必要がある。第一の実施形態にて述べたように、Ｄ２Ｄ送信とセルラの上りデータ受信のタイミングの重複は、基地局がＤ２Ｄ送信を行うタイミングにて、端末に上りリンクのデータ送信をスケジューリングしないことで回避することができる。下りデータに対するＡＣＫを除く上りリンクの制御信号の受信とＤ２Ｄ送信のタイミングの重複は、Ｄ２Ｄ送信のタイミングに、端末が上りリンクの制御信号を送信しないように上位層のパラメータを設定することで回避することができる。一方、下りリンクのデータに対するＡＣＫは、タイミングの重複を回避することは困難である。そこで、図１１に示したように、ＡＣＫなどの上りリンクの制御信号とＤ２Ｄ送信信号の帯域幅が重複しないように制御することはできる。
【００８３】
しかしながら、上りデータと上り制御信号（ＡＣＫを含む）どちらのセルラ受信に関しても、Ｄ２Ｄ送信に用いる周波数帯域と、セルラ受信に用いる周波数帯域の間にガードバンドを設ける必要があり、無線リソースの利用効率が低くなるという課題がある。また、帯域外の信号を除去するために、高性能なフィルタを用いる必要があり、基地局の信号処理の複雑性が増加する可能性もある。そこで、本発明の第三の実施形態では、Ｄ２Ｄ通信と（上りリンクの）セルラ通信で異なる周波数キャリアを用いるように制御する。
【００８４】
図１５は、第三の実施例の上りリンクの無線リソースの使用例である。第三の実施例では、基地局および端末が複数の周波数キャリアを用いることを想定する。端末が複数の周波数キャリアを同時に用いて通信を行う技術は、Ｃａｒｒｉｅｒ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ（ＣＡ）と呼ばれている。ＣＡでは、複数の周波数キャリアの内、ある１つの周波数キャリアが主キャリア（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｃａｒｒｉｅｒ（ＰＣＣ））、または、Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｃｅｌｌ（ＰＣｅｌｌ）となり、別の１または複数の周波数キャリアが従キャリア（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｃａｒｒｉｅｒ（ＳＣＣ））、または、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｃｅｌｌ（ＳＣｅｌｌ）となる。ただし、どの周波数キャリアをＰＣｅｌｌとするかは、端末ごとに設定できる。ＣＡを用いる場合、ＡＣＫやＣＳＩ、ＳＲ等の上りリンクの制御情報は、ＰＣｅｌｌでのみ送信される。すなわち、制御チャネル用の無線リソースは、ＰＣｅｌｌの上りリンクリソースのみに定義される。より具体的には、ＡＣＫやＣＳＩ、ＳＲ等の上りリンク制御情報は、ＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）という物理チャネルで送信されるが、各端末に対するＰＵＣＣＨのリソースは、各端末のＰＣｅｌｌにのみ存在し、ＳＣｅｌｌには存在しない。また、ＰＣｅｌｌは全ての端末に対して必ず存在するが、ＳＣｅｌｌは設定されていてもよく、設定されていなくてもよい。
【００８５】
以上の特徴を用いたＤ２Ｄ送信とセルラ上り制御信号の衝突回避の方法を図１５（ａ）に示す。図１５では、２つの周波数キャリアが存在する場合の例を示している。図１５（ａ）では、Ｄ２Ｄ通信を行う周波数をある周波数キャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ２）に固定している。Ｃａｒｒｉｅｒ２は複数であってもよい。そして、Ｄ２Ｄ通信を行わない周波数キャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ１）を基地局に接続する全ての端末に対して、ＰＣｅｌｌまたはＰＣＣとなるように制御する。具体的には、端末が初期アクセスを行う周波数キャリアがＣａｒｒｉｅｒ２であった場合、基地局は、当該端末をＣａｒｒｉｅｒ１にハンドオーバする。その結果、当該端末のＰＣｅｌｌは、Ｃａｒｒｉｅｒ１となる。Ｃａｒｒｉｅｒ２を用いる場合には、基地局は当該端末に対し、ＳＣｅｌｌとしてＣａｒｒｉｅｒ２を設定する。以上のように、Ｄ２Ｄ通信を行う周波数キャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ２）を全ての端末でＳＣｅｌｌとなるように制御することで、Ｄ２Ｄ送信を行う周波数キャリアでは、セルラの上り制御信号、すなわち、下りデータに対するＡＣＫが送信されることがなくなり、セルラの上り制御信号はＰＣｅｌｌであるＣａｒｒｉｅｒ１において送信される。その結果、基地局は、Ｄ２Ｄ送信とセルラの受信に対し、同一の周波数キャリア内で周波数リソースを分割して通信を行う必要がなくなる。すなわち、基地局は、ある周波数キャリアのあるＳｕｂｆｒａｍｅの全ての周波数リソースをＤ２Ｄ送信に用いることができるため、Ｄ２Ｄ送信で送信可能なデータ量を増加できる。さらに、ガードバンドも必要がなくなるため、上りリソースの利用効率を向上できる。また、基地局における高性能なフィルタも不要となる。
【００８６】
図１５（ｂ）は、ＣＡを用いてＤ２Ｄ送信とセルラ受信の無線リソースの重複を回避する別の方法である。ＬＴＥ規格では、上りデータ（すなわち、ＰＵＳＣＨ）がスケジューリングされている場合には、端末は、ＡＣＫやＣＳＩ等の制御信号を、制御チャネル（すなわち、ＰＵＣＣＨ）用の無線リソースではなく、スケジューリングされた上りデータ用（ＰＵＳＣＨ用）の無線リソースを用いて送信する。そこで、図１５（ｂ）に示すように、ある周波数キャリアにおいて、基地局のＤ２Ｄ送信タイミングと端末のセルラ制御情報の送信タイミングが重複した場合、当該端末に別の周波数キャリアの上りデータをスケジューリングする。この場合、Ｄ２Ｄ送信を行う周波数キャリアにおいて、セルラの上りリンクの制御情報は送信されず、異なる周波数キャリアのデータ用の無線リソースを用いてセルラの上りリンクの制御情報（及び、もし、データがあれば上りデータ）が送信される。その結果、図１５（ａ）の場合と同様に、基地局は、Ｄ２Ｄ送信とセルラの受信に対し、同一の周波数キャリア内で周波数リソースを分割して通信を行う必要がなくなり、上りリソースの利用効率を向上できる。また、図１５（ｂ）の方法では、各端末のＰＣｅｌｌおよびＳＣｅｌｌは、任意の周波数キャリアに設定することができる。また、図１５（ｂ）の方法では、Ｄ２Ｄ通信を行う周波数キャリアも任意の周波数キャリアに設定することができる。
【実施例４】
【００８７】
本発明の第四の実施形態では、基地局が上りリンクリソースを用いてＤ２Ｄ通信を行うことによる基地局から他の基地局への干渉、または、基地局から他のＤ２Ｄ端末への干渉を低減することを目的とする。
【００８８】
図１６は本発明の第四の実施形態の概念図である。図１６において、基地局５０１−１の通信エリア内には、Ｄ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有する端末が２台（５０２−１と５０２−２）存在し、基地局５０１−１と隣接する基地局５０１−２の通信エリア内には、セルラ端末が２台（５０２−３と５０２−４）存在している。端末５０２−１は基地局５０１−１の近くに位置している。端末５０２−２は、基地局５０１−１から遠く、かつ、基地局５０１−１と基地局５０１−２との通信エリアの境界付近に位置している。
【００８９】
ここで、基地局５０１−１が、図８にて示したような方法によって、下りリンクリソースが逼迫し、上りリンクリソースに余剰があることを検出し、Ｄ２Ｄ通信端末を選択するものとする。この時、図１６に示すように、基地局５０１−１がＤ２Ｄ通信を行う端末として、端末５０２−２を選択した場合、基地局５０１−１は、端末５０２−２と通信を行うために大きな送信電力でＤ２Ｄ送信を行う必要がある。その結果、基地局５０１−１が送信する信号が及ぼす、基地局５０１−２におけるセルラ上り信号への干渉が大きくなり、通信品質が低下する可能性がある。これは、図示していないＤ２Ｄ端末同士がＤ２Ｄ通信を行っていた場合、基地局５０１−１が他の端末同士のＤ２Ｄ通信に及ぼす干渉についても同様である。一方、基地局５０１−１がＤ２Ｄ通信を行う端末として、端末５０２−１を選択した場合、基地局５０１−１が端末５０２−１とＤ２Ｄ通信を行うための必要な送信電力は、端末５０２−２とＤ２Ｄ通信を行うために必要な送信電力に比べて小さくてよい。言い換えれば、基地局５０１−１のＤ２Ｄ部が端末５０２−１とＤ２Ｄ通信を行うための必要な送信電力は、基地局５０１−１のセルラ部が下りリンクの無線リソースを用いて送信する信号の送信電力よりも小さい。その結果、基地局５０１−１におけるＤ２Ｄ送信が及ぼす基地局５０１−２への干渉電力を低減することができる。同様に、図示していない他のＤ２Ｄ端末への干渉を低減することができる。
【００９０】
これは、例えば、以下のようにして実現できる。端末５０２−１や５０２−２は、ハンドオーバ等に用いるために、自身が接続する基地局５０１−１や他の基地局（例えば基地局５０１−２）が送信する参照信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｐｏｗｅｒと呼ばれる）を測定している。そして、基地局５０１−１からの設定に応じて、定期的、または、所定の条件を満たした場合に、測定した各基地局の受信電力を基地局５０１−１に報告する。この時、端末５０２−１における基地局５０１−１の参照信号の受信電力は、端末５０２−２における基地局５０１−１の参照信号の受信電力よりも大きいことが考えられる。そのため、基地局５０１−１は、端末５０２−１と端末５０２−２がＤ２Ｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙを有している場合、端末５０２−１をＤ２Ｄ通信を行う端末として選択することができる。ただし、他の基準によって、Ｄ２Ｄ通信を行う端末を選択してもよい。例えば、基地局５０１−１は、基地局５０１−１の受信電力と、隣接する基地局５０１−２の受信電力の比が大きい端末をＤ２Ｄ通信を行う端末として、選択してもよい。
【００９１】
このように、基地局がＤ２Ｄ通信を行うために選択する端末を、他の基地局または端末への干渉が小さくなるように選択することで、基地局が上りリンクリソースを用いてＤ２Ｄ通信を行う場合のシステム全体の通信品質の低下を防ぐことができる。これは、本実施例の無線通信システム（すなわち、Ｄ２Ｄ通信を用いること）によって可能となることである。すなわち、基地局が上りリンクリソースを用いて送信するＤ２Ｄ送信信号は、特定の端末のみが受信すればよく、その他の端末は受信する必要がないため、特定の端末に合わせて送信電力を調整できるためである。
【００９２】
一方、基地局における上りリンクリソースの一部または全部を下りリンクリソースへの変更する従来の無線通信システムでは、変更した下りリンクリソースにおける下りリンクの信号は、基地局の通信エリア内の全ての端末が受信する。そのため、特定の端末に合わせて送信電力を減少することはできない。特に、参照信号や、同期信号、システム情報をブロードキャストするための信号の基地局の送信電力は、全ての端末に対して等しくする必要がある。
【符号の説明】
【００９３】
１０１、２０１、４０１、４０２、５０１…基地局
１０２、２０２、４０３、５０２…端末
１０３、４０４…コアネットワーク
１０４…アプリケーションサーバ
３０１…セルラ部
３０２…セルラＬ２／Ｌ３プロセッサ
３０３…セルラベースバンド部
３０４…セルラ送信部
３０５…セルラ受信部
３０６…セルラＲＦ部
３１１…Ｄ２Ｄ部
３１２…Ｄ２Ｄ Ｌ２／Ｌ３プロセッサ
３１３…Ｄ２Ｄベースバンド部
３１４…Ｄ２Ｄ送信部
３１５…Ｄ２Ｄ受信部
３１６…Ｄ２Ｄ ＲＦ部
３２１…セルラ／Ｄ２Ｄ振分け部
３２２…Ｄ２Ｄリソース制御部
３２３…セルラ／Ｄ２Ｄ切替部
３２４…アンテナ
３２５…ネットワークインタフェース
【図１】
2015170872.tif 000003
【図２】
2015170872.tif 000004
【図３】
2015170872.tif 000005
【図４】
2015170872.tif 000006
【図５】
2015170872.tif 000007
【図６】
2015170872.tif 000008
【図７】
2015170872.tif 000009
【図８】
2015170872.tif 000010
【図９】
2015170872.tif 000011
【図１０】
2015170872.tif 000012
【図１１】
2015170872.tif 000013
【図１２】
2015170872.tif 000014
【図１３】
2015170872.tif 000015
【図１４】
2015170872.tif 000016
【図１５】
2015170872.tif 000017
【図１６】
2015170872.tif 000018