特許 6476476 無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6476476

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月6日

(54)【発明の名称】無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/04 20090101AFI20190225BHJP

   H04W 24/10 20090101ALI20190225BHJP

   H04W 92/18 20090101ALI20190225BHJP

【ＦＩ】

   H04W72/04 131

   H04W24/10

   H04W92/18

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2016-514545(P2016-514545)

(86)(22)【出願日】2014年4月22日

(86)【国際出願番号】JP2014002266

(87)【国際公開番号】WO2015162640

(87)【国際公開日】20151029

【審査請求日】2017年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】318012780

【氏名又は名称】富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100105407

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】河▲崎▼ 義博

【審査官】 横田 有光

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１５７４９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５０３３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１５７５５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線端末であって、
上り送信用の所定周波数帯域を用いて無線局に対する上り送信を行う無線通信部と、
前記上り送信用の所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域において、前記無線局に対する上り送信と、前記無線端末と他無線端末との端末間通信とを、時分割で行うように、前記無線通信部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記他無線端末からの無線信号の測定結果を示す第１信号を前記無線局に送信し、
前記端末間通信を開始してから終了するまでの間における、前記所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域を用いた前記上り送信により、前記第１信号の送信を間欠的に行うタイミングを示す第２信号を前記無線局から受信し、
前記所定周波数帯域の内で前記端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、前記端末間通信と前記上り送信による前記第１信号の送信とを、前記第２信号に基づく時分割パターンで行うように前記無線通信部を制御する、
無線端末。

【請求項2】

前記タイミングは、周期的な単一の単位期間である
請求項１記載の無線端末。

【請求項3】

前記単位期間はLTE(Long Term Evolution)標準におけるサブフレームである
請求項２記載の無線端末。

【請求項4】

前記第２信号は、前記端末間通信を開始してから前記上り送信を間欠的に行うタイミングの内で上り送信を最初に行うタイミングを示す情報と、前記周期的な単一の単位期間を示す情報を含む
請求項２〜３のいずれかに記載の無線端末。

【請求項5】

前記制御部は、前記上り送信を間欠的に行うタイミングの間のそれぞれにおいて、前記無線端末から前記他無線端末への前記端末間通信と該他無線端末から該無線端末への該端末間通信とを交互に行うように前記無線通信部を制御する
請求項１に記載の無線端末。

【請求項6】

前記上り送信を間欠的に行うタイミングは、前記割り当てられた周波数帯域を用いた送信と受信とを切り替えるタイミングを含む
請求項１に記載の無線端末。

【請求項7】

前記上り送信を間欠的に行うタイミングは周期的なサブフレームであり、
前記送信と受信とを切り替えるタイミングは、前記サブフレームの最初または最後のシンボルである
請求項６記載の無線端末。

【請求項8】

無線局であって、
上り受信用の所定周波数帯域を用いて無線端末から上り受信を行う無線通信部と、
前記上り受信用の所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域において、前記無線端末からの上り受信の時間区間と、前記無線端末と他無線端末との端末間通信の時間区間とを、時分割で切り替えるように、前記無線通信部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記他無線端末からの無線信号の測定結果を示す第１信号を前記無線端末から取得し、
前記端末間通信を開始してから終了するまでの間における、前記所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域を用いた前記上り受信により前記第１信号の送信を間欠的に行うタイミングを示す第２信号を前記無線端末に送信し、
前記所定周波数帯域の内で前記端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、前記端末間通信と前記上り送信による前記第１信号の受信とを、前記第２信号に基づく時分割パターンで行うように前記無線端末と前記他無線端末を制御する制御部と
を備える無線局。

【請求項9】

無線端末と他無線端末と無線局とを備える無線通信システムであって、
前記無線端末は、
上り送信用の所定周波数帯域を用いて前記無線局に対する上り送信を行う無線通信部と、
前記上り送信用の所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域において、前記無線局に対する上り送信と、前記無線端末と前記他無線端末との端末間通信とを、時分割で行うように、前記無線通信部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記他無線端末からの無線信号の測定結果を示す第１信号を前記無線局に送信し、
前記端末間通信を開始してから終了するまでの間における、前記所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域を用いた前記上り送信により、前記第１信号の送信を間欠的に行うタイミングを示す第２信号を前記無線局から受信し、
前記所定周波数帯域の内で前記端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、前記端末間通信と前記上り送信による前記第１信号の送信とを、前記第２信号に基づく時分割パターンで行うように前記無線通信部を制御する、
無線通信システム。

【請求項10】

上り送信用の所定周波数帯域を用いて無線局に対する上り送信を行う無線端末による無線通信方法であって、
前記上り送信用の所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域において、前記無線局に対する上り送信と、前記無線端末と他無線端末との端末間通信とを、前記無線端末が時分割で行う前に、
前記他無線端末からの無線信号の測定結果を示す第１信号を、前記無線端末から前記無
線局に送信し、
前記端末間通信を開始してから終了するまでの間における前記所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域を用いた前記上り送信により前記第１信号の送信を間欠的に行うタイミングを示す第２信号を、前記無線局から前記無線端末に送信し、
前記所定周波数帯域の内で前記端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、前記端末間通信と前記上り送信による前記第１信号の送信とを、前記第２信号に基づく時分割パターンで行うように前記無線端末を制御する
無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話システム（セルラーシステム）等の無線通信システムにおいて、無線通信の更なる高速化・大容量化等を図るため、次世代の無線通信技術について議論が行われている。例えば、標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）では、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格や、LTEの無線通信技術をベースとしたLTE-A（LTE-Advanced）と呼ばれる通信規格が提案されている。

【0003】

3GPPにおいて完成された最新の通信規格は、LTE-Aに対応するRelease 11であり、現在は、Release 11をさらに拡張したRelease 12の主要な部分の議論が行われており、完成に向けて細部が詰められているところである。以降では、特に断りが無い限り、「LTE」はLTEおよびLTE-Aに加え、これらを拡張したその他の無線通信システムを含むものとする。

【0004】

LTE(LTE-A)は様々な技術を含んでいるが、それらの技術の一つにD2D(Device to Device)がある。D2Dは3GPPにおけるいわゆる端末間通信のことである。LTEにおいて通常はたとえ近距離に位置する無線端末同士であっても基地局を介して通信を行うのに対し、D2Dによれば、無線端末同士が基地局を介さずに直接通信を行うことができる。

【0005】

D2Dによれば、例えば災害時等において基地局を介した通信が行えない場合でも無線端末同士で通信を行うことが可能となる。また、D2Dの適用先としては、3GPPにおける、いわゆるM2M（Machine to Machine）通信に相当するMTC（Machine Type Communication）も有望であると考えられている。

【0006】

他方、D2Dによれば、基地局が管理・制御する無線リソースを用いることなく無線端末同士が通信を行うことが可能となる。また、通常は無線端末がセル端にいる場合は誤りに強い変調符号化方式(MCS: Modulation Coding Scheme)を用いるために相対的に大きな無線リソースが必要となるが、端末間通信を適用することでこの問題が緩和される場合も想定される。そのためD2Dは、無線リソースの効率的利用や基地局の処理負荷抑制等の観点からも注目されている。

【0007】

3GPPにおいて、D2Dの実現性、実現するために必要な技術、期待される特性等が検討されている。例えば、LTEに導入されるD2D通信は、端末と基地局間のいわゆるセルラー通信のために使用される上り（Uplink）の周波数帯域あるいは上りサブフレームを使用する、等といった基本的ないくつかの枠組みが決定されている。また、D2Dやそれに関わるサービスやアプリケーション等の広い概念であるProSe (Proximity Services)に対する検討も行われている。D2Dは適用分野が極めて広い技術であると考えられていることから、3GPPにおいて将来有望な技術として今後も活発な議論が続いて行くものと予想される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】“Feasibility study for Proximity Services (Prose)”、3GPP TR 22.803、2013年3月

【非特許文献2】“Study on LTE Device to Device Proximity Services”、3GPP RP-122009、2012年12月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１に端末間通信の概念図を示す。図１には基地局１０と２台の無線端末２０ａと２０ｂが示されている（なお、無線端末をまとめて無線端末２０と称する）。前述したように、図１に示されるように、3GPPにおけるD2Dは上り（Uplink）用の周波数帯域（上り周波数帯域）を使用して行われることが決定している。そのため、無線端末２０がD2Dと上り送信とを同時に行うことはできない。言い換えれば、上り用の周波数帯域において、無線端末２０はD2Dと上り送信を時分割で行うことになる。

【0010】

ここで、LTEシステムにおいて、基地局は端末に無線リソースを割り当て、当該無線リソースを用いて無線信号の送受信を行う。無線リソースは時間軸方向と周波数方向で定められる。LTEシステムにおける時間軸方向の無線リソース割当て単位はサブフレームと呼ばれる。１サブフレームは１ミリ秒の長さを有する。また、連続する１０サブフレームで１フレームを構成する。

【0011】

さて、上述したようにLTEシステムにおいては、上り用の周波数帯域において、無線端末２０はD2Dと上り送信を時分割で行う。そのため、無線端末２０がD2Dを行う場合には、連続するサブフレームの内、あるサブフレームでD2Dを行い、他のサブフレームで上り送信を行うことになる。これは、LTEシステムにおける上り用の周波数帯域について、各サブフレームに対してD2Dと上り送信のいずれかを割り当てることで実現される。さらに、D2Dは一般に双方向通信であることから、各サブフレームに対して、双方向のうち一方向のD2D、他方向のD2D、および上り送信のいずれかを割り当てることもできる。従来、このようなサブフレーム割当（サブフレーム設計）の技術がいくつか存在する。

【0012】

ここで、従来技術のサブフレーム割当は、ある前提においてシステム全体の効率性が考慮されたものとなっているものの、後述するように、必ずしも効率的にD2Dを実現することができないものとなっている。したがって、従来技術においては、D2Dの有用性が損なわれ、その結果としてD2Dの恩恵を受けられない場合があるという問題がある。なお、この課題に至る説明はLTEシステムにおけるD2Dに基づいて行ってきたが、当該課題はLTEシステムに限られず、これと同様の無線通信システムも備えうることに留意されたい。

【0013】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、効率的な端末間通信を実現できる無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、開示の無線端末は、上り送信用の所定周波数帯域を用いて無線局に対する上り送信を行う無線通信部と、前記上り送信用の所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域において、前記無線局に対する上り送信と、前記無線端末と他無線端末との端末間通信とを、時分割で行うように、前記無線通信部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記他無線端末からの無線信号の測定結果を示す第１信号を前記無線局に送信し、前回端末間通信を開始してから終了するまでの間における、前記所定周波数帯域のうち設定された周波数帯域を用いた前記上り送信により、前記第１信号の送信を間欠的に行うタイミングを示す第２信号を前記無線局から受信し、前記所定周波数帯域の内で前記端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、前記端末間通信と前記上り送信による前記第１信号の送信とを、前記第２信号に基づく時分割パターンで行うように前記無線通信部を制御する制御部とを備える。

【発明の効果】

【0015】

本件の開示する無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法の一つの態様によれば、効率的な端末間通信を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、端末間通信の概念図である。

【図2】図２は、従来技術に係る端末間通信を行うためのサブフレーム割当ての例を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る無線通信システムのシーケンスの一例を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る端末間通信を行うためのサブフレーム割当ての例を示す図である。

【図5】図５Ａおよび図５Ｂは、無線端末が備える無線通信部のハードウェア構成図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る端末間通信を行うためのサブフレーム割当ての例を示す図である。

【図7】図７は、各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。

【図8】図８は、各実施形態の無線通信システムにおける基地局の機能構成図の一例である。

【図9】図９は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末の機能構成図の一例である。

【図10】図１０は、各実施形態の無線通信システムにおける基地局のハードウェア構成図の一例である。

【図11】図１１は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末のハードウェア構成図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を用いながら、開示の無線端末、無線局、無線通信システム、および無線通信方法の実施形態について説明する。尚、便宜上別個の実施形態として説明するが、各実施形態を組み合わせることで、組合せの効果を得て、更に、有用性を高めることもできることはいうまでもない。

【0018】

［問題の所在］
上述したように、従来技術においては、効率的な端末間通信を実現できない等の問題がある。まず、各実施形態を説明する前に、従来技術における問題の所在を説明する。この問題は、発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものであることに注意されたい。

【0019】

一般に、従来のLTEシステム等の無線通信システム（携帯電話システムやセルラーシステムと言い換えてもよい）においては、２台の無線端末２０は基地局１０を経由して通信を行う（以降は、このような通信形態を便宜上「基地局経由通信」と称する）。これに対し、LTEシステムにおけるD2D等のような端末間通信では、無線端末２０同士が基地局１０を介さずに直接無線通信を行う。なお、以下ではLTEシステムにおける用語「D2D」を用いずに、より一般的な用語「端末間通信」を用いて説明を進めるが、「端末間通信」を「D2D」と適宜読み替えても構わない。

【0020】

ここで、セルラーシステムにおける無線端末２０は、基地局１０の管理下に置かれ、基地局１０からの指示等に基づいて各種の動作や制御を行うのが一般的である。例えば、上述した基地局経由通信を行う場合、無線端末２０は基地局１０から無線リソースの割当を受ける必要がある。このような考え方に基づけば、端末間通信についても一定程度は基地局１０の管理下で行われるのが自然であると考えられる。具体的には、端末間通信も可能なセルラーシステムにおいては、通常は基地局経由通信を行い、所定条件を満たす場合に基地局１０が無線端末２０に対して端末間通信を許可することが想定される。この許可は、端末間通信用の無線リソースの割当を伴うものとすることができる。これにより、基地局１０の管理下で端末間通信が開始されることになる。なお、端末間通信に行うための所定条件としては、様々なものが考えられる。一例としては、基地局１０の負荷が高い場合に、基地局１０の負荷を減らすべく、基地局１０が配下の一部の無線端末２０を基地局経由通信から端末間通信に移行させることが考えられる。

【0021】

LTEシステムに即してより具体的に説明すると、次のような状況が想定される。基地局１０は、端末間通信開始の所定条件を満たす場合（例えば基地局１０の負荷が所定値以上である場合）に、２台の無線端末２０に対し、端末間通信の開始を許可する旨の信号（以下では便宜上、端末間通信開始信号と称する）を送信する。端末間通信開始信号には、端末間通信を行うために必要な各種のパラメータを含む。このようなパラメータとしては、例えば、端末間通信に使用するリソースブロック（Resource Block）が考えられる。リソースブロックとは、LTEシステムにおけるいわゆる部分帯域（サブバンド）に相当する。上述したようにLTEシステムの端末間通信は上りの周波数帯域を使用するため、端末間通信用のリソースブロックは、上りの周波数帯域の一部が割り当てられる。上りの残りの周波数帯域については、基地局経由通信用の無線リソースとして割り当てたり、他の端末間通信用の無線リソースとして割り当てることができる。

【0022】

基地局１０から端末間通信を許可された２台の無線端末２０は、基地局１０から端末間通信用として割り当てられたリソースブロックを用いて、端末間通信を開始する。端末間通信は、周波数軸方向ではこのリソースブロックにおいて行われるが、時間軸方向では各サブフレームにおいて行うことができる。なお、端末間通信を開始するタイミングについては、端末間通信開始信号を受けた次のサブフレームとしても良いし、開始タイミングを示す情報を端末間通信開始信号により基地局１０が指定することとしてもかまわない。

【0023】

その後、基地局１０は、端末間通信終了の所定条件を満たす場合（例えば基地局１０の負荷が所定値以下となった場合）に、２台の無線端末２０に対し、端末間通信を終了する旨の信号（以下では便宜上、端末間通信終了信号と称する）を送信する。無線端末２０は、端末間通信終了信号を受信すると、当該信号に基づいて端末間通信を終了する。なお、端末間通信を終了するタイミングについては、端末間通信終了信号を受けた次のサブフレームとしても良いし、終了タイミングを示す情報を端末間通信終了信号により基地局１０が指定することとしてもかまわない。

【0024】

以上のようにすれば、基地局１０の管理下における端末間通信をある程度は実現することができるように思われる。しかしながら、上記の方式には端末間通信の管理について不十分な点が残っている。具体的には、基地局１０からの指示に基づく端末間通信の開始と終了の間において、２台の無線端末２０が継続的に（間断なく）端末間通信を行うのは、管理上望ましくないと考えられる。

【0025】

管理上望ましくない場合の典型例を説明する。上記の方式においては一例として基地局１０が端末間通信の開始や終了を基地局１０の負荷に基づいて決定しているが、これらの決定は無線端末２０間の無線品質に基づくのがより望ましいと考えられる。端末間通信を行う無線端末２０間の無線品質が悪い場合には、端末間通信を効果的に行うのが困難であるためである。ここで、基地局１０が無線端末２０間の無線品質を把握するためには、基地局１０は無線端末２０から無線品質の測定結果について報告を受ける必要がある。２台の無線端末２０の間の無線品質を測定できるのは、それらの無線端末２０のみであり、基地局１０が測定することはできないためである。

【0026】

ただし、端末間通信の終了の決定については考慮すべき点がある。無線端末２０が無線端末２０間の無線品質の報告を行うためには、基地局１０に対して上り送信を行う必要がある。また、基地局１０が端末間通信の終了のタイミングを適時に決定するためには、無線端末２０間の品質がある程度の頻度で報告される必要がある。しかしながら、前述したように、LTEシステムにおいては端末間通信と上り送信は時分割で行う必要がある。したがって、基地局１０が端末間通信の終了のタイミングを適時に決定するためには、端末間通信の開始と終了の間において、ある程度の頻度で端末間通信を行わずに上り送信を行う必要があることになる。言い換えれば、端末間通信を開始するサブフレームと端末間通信を終了するサブフレームとの間の連続するサブフレームにおいて、端末間通信を行わずに上り送信を行うためのサブフレームがある程度の頻度で必要ということになる。

【0027】

したがって、端末間通信の開始と終了の間の各サブフレームに対して、端末間通信用または上り送信用といった用途を割り当てる必要がある。ここで、上述したように、各サブフレームに対して端末間通信用または上り送信用といった用途を割り当てる技術は従来から知られている。しかしながら、これらの従来技術は以下に述べるような問題を抱えており、本願が想定するような状況にはそぐわないものであると考えられる。この問題は、発明者の子細な技術検討により新たに見いだされた物である。

【0028】

図２に、前述した従来技術に係る端末間通信を行うためのサブフレーム割当ての例を示す。図２では紙面の都合上、時間軸方向において第０サブフレーム〜第９サブフレームの１０個のサブフレームのみが示されているが、この前後において同じパターンのサブフレームが繰り返されても構わないことに留意されたい。

【0029】

前述した従来技術はいずれも、図２に例示されるように、各サブフレームに対する端末間通信用や上り送信用といった用途の割当が、上り用の周波数帯域の全体に渡って画一的に行われている。図２においては、一例として上り周波数帯域が６個のリソースブロックを含むが、これら全てに用途の割当が画一的に行われている。これは、従来技術におけるサブフレームへの用途の割当が、ある基地局１０の管理下で端末間通信を行う２台の無線端末２０のみならず、ある基地局１０の管理下にあるすべての無線端末２０（基地局１０経由型通信を行っている無線端末２０も含む）に適用されることを意味する。

【0030】

また、従来技術においては、各サブフレームへの用途の割当が固定的に行われている。そして従来技術においては、上り送信用と端末間通信用とでサブフレームの割合を比較すると、前者が多いか同程度となっており、上り送信用の割当が比較的多くなっている。図２においては、一例として、第０サブフレームと第５サブフレームとが端末間通信用として固定的に割り当てられている。また、第１〜第４サブフレームと第６〜第９サブフレームとが上り送信用として固定的に割り当てられている。これは、従来技術の割当はある基地局１０の管理下の全ての無線端末２０に適用されるところ、無線端末２０のうちで端末間通信を行うのはあくまでも少数派であり、多くの無線端末２０は基地局経由通信に係る上り送信を行うためであると推察される。換言すれば、従来技術はある基地局１０配下の全無線端末２０を対象としているため、需要が大きい上り送信のサブフレームを比較的多く割り当て、需要が小さい端末間通信用のサブフレームを比較的少なく割り当てているものと考えられる。

【0031】

これに対し、本願が想定しているような端末間通信に対して個別にリソースブロック（サブバンド）を割り当てるような場合においては、従来技術のようなサブフレーム割当では支障がある可能性がある。まず、端末間通信を行う無線端末２０においても、前述したように一定の上り送信が必要ではあるが、無線品質等の定期的な報告が行えれば十分であり、それほど多くの割合のサブフレームは必要ないと考えられる。特に、端末間通信を行う２台の無線端末２０がいずれも移動していない場合には無線端末２０間の無線品質の変動はそれほど大きくない。そのため、このような場合には、無線品質の報告の頻度も少なくて良く、上り送信用のサブフレームは数十〜数百サブフレームに１サブフレーム程度でも十分であると思われる。しかしながら、上述した従来技術においては、上り送信用のサブフレームの方がむしろ多くなっており、無線品質等の報告に必要な割合を大幅に超えてしまう可能性が高いと推察される。そして、上り送信用のサブフレームが多いと、端末間通信用のサブフレームがその分少なくなってしまう。これにより、端末間通信に使える無線リソースが少なくなるため、端末間通信のスループット（伝送効率）が低下してしまう恐れがある。

【0032】

また、そもそも端末間通信において必要な上り送信の頻度は一定ではないことにも注意すべきである。例えば、端末間通信を行う２台の無線端末２０がいずれも移動していない場合と、いずれもが高速で移動している場合とでは、無線品質の変動の大きさが異なるため、無線品質の報告の頻度も異なるのが自然である。しかしながら、上述した従来技術においては、上り送信用のサブフレームが全ての無線端末２０に対して固定的に割り当てられており、そのため、先に述べた２つの場合で無線品質の報告頻度が同じにならざるを得ない。これにより、上り送信用サブフレームが多すぎたり、反対に少なすぎるような事態が発生しうる。そして、上り送信用のサブフレームが多すぎる場合には（前述したように）端末間通信のスループット低下を招き、少なすぎる場合には端末間通信の適時な終了が遂行できない恐れがある。端末間通信の終了タイミングは基地局１０によって決定されるが、この決定は無線端末２０から上り送信される無線品質の報告等に基づいて行われるためである。

【0033】

以上をまとめると、LTEシステムにおいて端末間通信は上り用の周波数帯を用いることが規定されているため、端末間通信と上り送信を時分割で行う必要がある。一方、無線端末２０は端末間通信を行いながらも上り送信を行うことが要求されることから、端末間通信をある程度の頻度で中断して、その合間に上り送信を行うことが必要となる。ここで、従来技術では本願のように端末間通信に個別にリソースブロック（サブバンド）が割り当てられるような状況が十分に考慮されていないため、端末間通信の合間に行う上り送信の設定が柔軟に行えない、当該上り送信の頻度が大きすぎるといった不都合が見出された。そして、このような不都合に伴い、従来技術は、端末間通信のスループット低下や適時な終了の困難を招き、その結果、端末間通信を効果的に行えないという問題を有している。なお、以上の説明はLTEシステムに即して行ってきたが、この問題はLTEシステムに限られず、これと同様の無線通信システムも備えうることに留意されたい。以降では、この問題を解決するための本願の各実施形態を順に説明する。

【0034】

［第１実施形態］
第１実施形態は、無線端末２０であって、所定周波数帯域を用いて無線局に対する上り送信を行う無線通信部と、前記無線端末２０が他無線端末２０と端末間通信を開始してから終了するまでの間における前記上り送信を間欠的に行うタイミングを示す信号を前記無線局から受信し、前記所定周波数帯域の内で該端末間通信のために割り当てられた周波数帯域を用いて、該端末間通信と該上り送信とを該信号に基づいて時分割で行うように前記無線通信部を制御する制御部とを備える無線端末２０に係る実施形態である。

【0035】

ここで、上記の無線局としては典型的には基地局１０（「無線基地局」とも称される。）が考えられるが、第３の無線端末２０等を含むその他の無線通信装置であってもかまわない。一例としては、災害等により基地局１０が機能しなくなったときに、無線端末２０が基地局１０の機能を代理する場合が考えられる。本実施形態および後述する各実施形態においては、無線局が基地局１０である場合を説明するが、これに限られないことに留意されたい。

【0036】

以下ではLTEシステムにおいて本願発明を適用した場合を説明する。しかしながら、本願発明はLTEシステムに限定されるものではなく、上記で説明した問題を有する同様の無線通信システムも適用可能なことに留意されたい。

【0037】

図３は第１実施形態に係る処理シーケンスの一例を示す図である。

【0038】

第１実施形態の前提を説明する。いま２台の無線端末２０である第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが基地局１０の管理下（配下）にあるとする。第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂのそれぞれは、通信中である必要はないが、少なくとも基地局１０と同期している状態であるものとする。ここでの同期の意味は、無線端末２０が、少なくとも基地局１０が送信する同期信号や共通制御信号を受信しその内容を確認できる状態にあることである。なお、本願においては、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとを合わせて単に無線端末２０と称することがあることに留意されたい。

【0039】

図３のＳ１０１で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは、基地局１０が端末間通信の可否または要否を判定するための信号を、基地局１０に対して上り送信する。以下では便宜上、この情報を判定用信号と称する。判定用信号は、上りの制御チャネルであるPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)を介して送信されてもよいし、上りのデータチャネルであるPUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)を介して送信されても構わない。一例としては、上位の制御信号であるRRC(Radio Resource Control)信号としてPUSCHを介して送信することもできる。

【0040】

以下では第１無線端末２０ａが送信する判定用信号を例に説明を行う。第２無線端末２０ｂが送信する判定用信号についてもこれと同様であるため、説明は省略する。

【0041】

第１無線端末２０ａが送信する判定用信号は、任意の情報を含むことができるが、例えば第２無線端末２０ｂから第１無線端末２０ａへの方向の無線環境の品質（無線品質）を含むことができる。これは第１無線端末２０ａにおける第２無線端末２０ｂからの無線信号の受信品質に相当する。また、判定用信号は第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの間のパスロス（伝搬損失）を含むこととしてもよい。第１無線端末２０ａは、これらの無線品質やパスロスを、第２無線端末２０ｂから送信された参照信号（基準信号またはパイロット信号とも称する）に基づいて測定または計測することができる。
判定用信号の送信タイミングは、予め基地局１０によって指示されてもよいし、無線端末２０が何らかの事象を検出した場合に送信することとしてもよい。また、判定用信号の送信タイミングは、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとで共通のタイミング（共通のサブフレーム）でも良いし、異なるタイミング（異なるサブフレーム）であってもよい。

【0042】

図３のＳ１０２で基地局１０は、Ｓ１０１で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとから受信した判定用信号に基づいて、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を開始するか否かの判定（または決定）を行う。この判定は任意の基準に基づいて行うことができる。例えば、判定用信号が示す第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの間の無線品質が、双方向で所定の基準を満たす場合に、端末間通信を開始する旨の判定を行う。一方、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの間の無線品質がいずれかの方向において所定の基準を満たさない場合に、端末間通信を開始しない旨の判定を行う。またＳ１０２の判定は、Ｓ１０１の判定用信号に含まれる無線品質以外の情報（例えばパスロス）に基づいて行うこととしてもよい。さらに、Ｓ１０２の判定は、Ｓ１０１の判定用信号には含まれない種々の情報（例えば基地局１０の負荷等）に基づいて行っても構わないことは言うまでもない。

【0043】

図３のＳ１０２においては、一例として、基地局１０は第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を開始する旨の判定を行ったものとする。この場合、基地局１０はさらに、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが端末間通信を行うための各種パラメータを決定する。例えば、基地局１０は、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信のために割り当てられるリソースブロック（サブバンド）を決定する。

【0044】

また、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を開始する旨の判定を行った場合、基地局１０は、端末間通信の開始後（且つ終了前）において第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂが上り送信を行うためのタイミングを決定する。以下では便宜上、このタイミングを上り送信タイミングと称する。上り送信タイミングは、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとで共通としてもよいし、別々とすることも可能である。本実施形態においては上り送信タイミングは、サブフレームの識別子（番号）により指定される。ここで、サブフレームとは、LTEシステムにおける時間軸方向の無線リソースの割当単位である。１サブフレームは１ミリ秒の長さを有し、１サブフレームは連続する２つのスロットから構成される。１スロットは連続する７個のシンボルから構成され、したがって１サブフレームは連続する１４個のシンボルから構成される。また、連続する１０サブフレームで１フレームを構成する。

【0045】

上り送信タイミングの決定は任意の方法で行うことができる。典型的な例としては、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの間の無線品質の単位時間当たりの変化の大きさに基づいて上り送信タイミングを決定することができる。より具体的には、無線品質の変化が大きい場合には上り送信タイミングを比較的高い頻度に設定し、変化が小さい場合には比較的低い頻度に設定する。このようにすることで、無線端末２０が高速に移動している等によって無線品質が不安定な場合には、基地局１０は比較的高い頻度で当該無線品質を無線端末２０から得ることができ、無線品質の変化に追従しやすくなる。反対に、無線端末２０が静止している等によって無線品質が安定している場合には、基地局１０は比較的低い頻度で当該無線品質を無線端末２０から得ることができ、上り信号の量を抑制することができる。

【0046】

図３のＳ１０３で基地局１０は、Ｓ１０２の判定に基づいて、端末間通信を開始する旨の信号を第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとに下り送信する。以下では便宜上、この信号を端末間通信開始信号と称する。なお、端末間通信の開始を、端末間通信のアクティベーション（Activation:活性化）と呼ぶこととしてもよい。

【0047】

端末間通信開始信号は、下りの制御チャネルであるPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)を介して送信されてもよいし、下りのデータチャネルであるPDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)を介して送信されても構わない。一例としては、上位の制御信号であるRRC(Radio Resource Control)信号としてPDSCHを介して送信することもできる。

【0048】

端末間通信開始信号は、基地局１０がＳ１０２で決定した、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが端末間通信を行うための各種のパラメータを含む。例えば、端末間通信開始信号は、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信のために割り当てるリソースブロック（サブバンド）を含むことができる。また、端末間通信の開始タイミングを含むこととしてもよい。

【0049】

さらに、第１実施形態に係る端末間通信開始信号は、前述した上り送信タイミングを示す情報を含むことができる。ここで、上り送信タイミングの指定は、上り送信用のサブフレームの指定に相当するが、その方法の典型例としては、上り送信用の最初のサブフレームを示すオフセット値と、上り送信用のサブフレームの周期とにより指定することができる。また、このオフセット値をシステムにおいて固定し、周期のみを指定することとしても構わない。

【0050】

なお、ここでは上り送信用のサブフレームは間欠的であることを前提としているとともに、各上り送信の長さが１サブフレームであることを前提としていることに留意されたい。より端的に言えば、上り送信用のサブフレームは周期的な単一のサブフレームであることを前提としている。前述したように、端末間通信の開始と終了の間において各無線端末２０は上り送信を行う必要はあるものの、当該上り送信で送信されるのは基地局１０が端末間通信の状況を把握するための情報に過ぎない。こういった情報は間欠的に（周期的に）送信されれば十分であるし、情報の大きさも比較的小さいことから、前記のような前提を置くのが妥当と考えたものである。このような前提を置くことで、上り送信用のサブフレームを指定する方法と比較して、上り送信タイミングの情報量を抑制できるという効果を奏する。送信周期を量子化し、例えば2、5、10、20、32、40、64、80、128、160（単位はサブフレーム）から択一的に選択するものとすれば、上り送信タイミングの情報量はさらに抑制される。ただし、本願発明は上記の前提を必須とするものではなく、端末間通信開始信号における上り送信タイミングは任意の方法により指定されてかまわない。

【0051】

図３のＳ１０４で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは、Ｓ１０３で受信した端末間通信開始信号に基づいて、端末間通信を開始する。この端末間通信は、端末間通信開始信号で指定されているリソースブロック（サブバンド）を用いて行うことができる。また、端末間通信開始信号において端末間通信の開始タイミングが指定されている場合には、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは当該開始タイミングに従って端末間通信を開始する。なお、端末間通信が行われるサブフレームは、第１無線端末２０ａから第２無線端末２０ｂへ送信するサブフレームと、第２無線端末２０ｂから第１無線端末２０ａへ送信するサブフレームとを含むが、この割当は任意に定めることができるものとしてよい。

【0052】

なお、本願においては、端末間通信の方式等は問わない。例えば、端末間通信は同期通信方式と非同期通信方式とのどちらで行うこととしても構わない。端末間通信が同期通信方式で行われる場合、無線端末２０間で同期を確立する処理を行ってから端末間通信を開始することができる。この場合、端末間通信開始信号により、無線端末２０間が同期をとる（無線リンクを確立する）ために必要な情報を通知することとしてもよい。

【0053】

図３のＳ１０５で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは、Ｓ１０３で受信した端末間通信開始信号が指定する上り送信タイミングに基づいて、端末間通信開始後の初回の上り送信を行う。例えば、前述したように上り送信タイミングが上り送信用の最初のサブフレームを示すオフセット値と、上り送信用のサブフレームの周期とによって指定される場合、Ｓ１０５のタイミングは当該オフセット値により特定されるサブフレームとなる。なお、Ｓ１０５で送信する信号は、PUCCHを介して送信されてもよいし、PUSCHを介して送信されても構わない。一例としては、上位の制御信号であるRRC信号としてPUSCHを介して送信することもできる。

【0054】

Ｓ１０５で送信する信号は任意の情報を含んでいてよいが、典型的には、Ｓ１０１と同様の判定用信号とすることができる。先に述べたように、端末間通信の開始後に基地局１０は端末間通信の終了のタイミングを適時に決定する必要がある。そのために基地局１０は、当該決定の判断材料として、無線端末２０から判定用信号を定期的に受信するのが望ましいと考えられる。なお、図３のＳ１０５においては一例として第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの両方が上り送信を行っているが、いずれかの無線端末２０のみが行ってもよいし、いずれの無線端末２０も行わなくてもかまわない。例えば、上り送信の各タイミングにおいて、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが交互に上り送信を行うことも可能である。

【0055】

図３のＳ１０６で基地局１０は、Ｓ１０５で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとから受信した判定用信号に基づいて、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を終了するか否かの判定（または決定）を行う。この判定は任意の基準に基づいて行うことができるが、例えば第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの間の無線品質がいずれかの方向において所定の基準を満たさない場合に、端末間通信を終了する旨の判定を行う。一方、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂの間の無線品質が双方向で所定の基準を満たす場合に、端末間通信を終了しない（継続する）旨の判定を行う。またＳ１０６の判定は、Ｓ１０５の判定用信号に含まれる無線品質以外の情報（例えばパスロス）やそこには含まれない情報（例えば基地局１０の負荷）に基づいて行うこととしてもよい。

【0056】

図３のＳ１０６においては、一例として、基地局１０は第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を終了しない旨の判定を行ったものとする。この場合、基地局１０は第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとに対して通知等を行う必要は特にない。

【0057】

次にＳ１０７で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは端末間通信を行う。Ｓ１０７はＳ１０４と同様に行えばよいため、説明は割愛する。

【0058】

図３のＳ１０８で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは、端末間通信開始後の２回目の上り送信を行う。例えば、前述したように上り送信タイミング情報が上り送信用の最初のサブフレームを示すオフセット値と、上り送信用のサブフレームの周期とによって構成される場合、Ｓ１０８のタイミングはＳ１０５のサブフレームから当該周期だけ後のサブフレームとなる。Ｓ１０８はＳ１０５と同様に行えばよいため、説明は割愛する。

【0059】

次にＳ１０９で基地局１０は、Ｓ１０８で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとから受信した判定用信号に基づいて、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を終了するか否かの判定（または決定）を行う。Ｓ１０９はＳ１０６と同様に行えばよいため、説明は割愛する。図３のＳ１０９においても、一例として、基地局１０は第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を終了しない旨の判定を行ったものとする。

【0060】

以降はＳ１０７〜Ｓ１０９と同様にして、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは端末間通信と上り送信とを繰り返し行い、その都度、基地局１０は上り送信に基づいて端末間通信を終了するか否かを判定する。

【0061】

図４に、第１実施形態において端末間通信用として割り当てられたリソースブロックに係るサブフレーム構成の一例を示す。図４では紙面の都合上、時間軸方向において第０サブフレーム〜第９サブフレームの１０個のサブフレームのみが示されているが、この前後において同じパターンのサブフレームが繰り返されても構わないことに留意されたい。

【0062】

図４の例においては、上り周波数帯域を構成する６個のリソースブロックのうちの１つ（図４において上から４番目）が、端末間通信用のリソースブロックとして割り当てられている。そして、この端末間通信用のリソースブロックのみに対して、端末間通信用や上り送信用といった用途が割り当てられている。ここで、端末間通信用のリソースブロック以外の５つのリソースブロックは、端末間通信用のリソースブロックのみに対して割り当てられた用途には拘束されない。そのため、基地局１０は、端末間通信用のリソースブロック以外の５つのリソースブロックを、基地局経由通信用の無線リソースとして割り当てたり、他の端末間通信用の無線リソースとして割り当てることができる。

【0063】

図４の例は、上り送信タイミングの周期が５サブフレームである場合を示している。図４においては、一例として、第０〜第３サブフレームと第５〜第８サブフレームとが端末間通信用として割り当てられている。また、第４サブフレームと第９サブフレームとが上り送信用として割り当てられている。これらの割当ては固定的なものではなく、端末間通信開始信号によって可変的（動的）に割り当てられるものであることに留意されたい。

【0064】

図４の例においては、端末間通信の開始と終了の間においては、割り当てられたリソースブロックの80%(=4/5)程度を端末間通信に使用でき、効率的に端末間通信を行うことができる。上り送信タイミングの周期をより大きくすれば、より効率的に端末間通信を行うことも可能となる。

【0065】

図３の説明に戻って、Ｓ１１０で第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが判定用信号を基地局１０に送信したものとする。そして、一例としてＳ１１１で基地局１０が、Ｓ１１０の判定用信号に基づいて、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとの端末間通信を終了する旨の判定を行ったものとする。

【0066】

このとき、図３のＳ１１２で基地局１０は、Ｓ１１１の判定に基づいて、端末間通信を終了する旨の信号を第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとに下り送信する。以下では便宜上、この信号を端末間通信終了信号と称する。なお、端末間通信の開始を、端末間通信のディアクティベーション（Deactivation:非活性化）と呼ぶこととしてもよい。

【0067】

端末間通信終了信号は、PDCCHを介して送信されてもよいし、PDSCHを介して送信されても構わない。一例としては、上位の制御信号であるRRC信号としてPDSCHを介して送信することもできる。また、端末間通信終了信号は、端末間通信の終了に関するパラメータを含んでいてもよい。このようなパラメータの一例としては、端末間通信の終了タイミングを挙げることができる。

【0068】

第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは、基地局１０から端末間通信終了信号を受信すると、端末間通信を終了する。端末間通信終了信号に端末間通信の終了タイミングが含まれている場合、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとは当該終了タイミングに基づいて端末間通信を終了する。第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとが端末間通信を終了した後に引き続き通信を行う場合には、通常のセルラー通信の方式に基づいて基地局１０を経由して行う。

【0069】

以上で説明した第１実施形態によれば、端末間通信が開始される際に当該端末間通信に対して適切な上り送信タイミングを個別に設定することができる。そのため、端末間通信の合間に行う上り送信のタイミングを柔軟的に設定できずに、必要以上に高い頻度で上り送信タイミングが設定されていた従来技術が有する問題が解決される。これにより、第１実施形態によれば、端末間通信のスループットを確保できるとともに、端末間通信の適時な終了を実現することができる。したがって、第１実施形態は、端末間通信を効果的に行えるという従来技術にはない効果を奏するものである。

【0070】

［第２実施形態］
第２実施形態は第１実施形態の下位概念に相当しており、より効果的な端末間通信を、無線端末２０の構成も踏まえて具体的に実現するものである。

【0071】

第２実施形態は第１実施形態の下位概念であるため、以下では第２実施形態において第１実施形態と異なる点を中心に詳しく述べる。第２実施形態においては、第１実施形態と重複する説明は適宜割愛されていることに留意されたい。

【0072】

まず第２実施形態を説明するための準備として、無線端末２０において無線信号を処理する回路部分のハードウェア構成を説明する。なお、本実施形態においては、上りと下りで異なる周波数帯域を用いるFDD(Frequency Division Duplex:周波数分割複信)を前提とするものとする。

【0073】

図５Ａに、端末間通信を行わない一般的な無線端末２０において無線信号を処理する無線通信部２５のハードウェア構成を示す。図５Ａの無線通信部２５は、アンテナ１２１、周波数分離フィルタ１２２１、送信回路１２２２、および受信回路１２２３を備えている。なお、図５Ａの無線通信部２５は、後述する図９における無線通信部２５に対応している。また、図５Ａのアンテナ１２１は図１１のアンテナ１２１に対応しており、図５Ａの周波数分離フィルタ１２２１、送信回路１２２２、および受信回路１２２３は図１１のRF回路１２２に対応している。

【0074】

図５Ａにおいて、アンテナ１２１は送受共用であるものとする。この場合、アンテナ１２１においては上り信号と下り信号とが混信することになる。しかしながら、本実施形態のようにFDDを前提とする場合には、上り信号と下り信号で異なる周波数帯域が用いられるため、これらをアンテナ１２１に接続された周波数分離フィルタ１２２１（デュプレクサ）によって電気的に分離することが可能である。これにより、送信回路１２２２は上り信号を処理することができ、受信回路１２２３は下り信号を処理することができる。

【0075】

これに対し、図５Ｂに、端末間通信を行う無線端末２０において無線信号を処理する無線通信部２５のハードウェア構成を示す。図５Ｂの無線通信部２５は、アンテナ１２１、周波数分離フィルタ１２２１、送信回路１２２２、受信回路１２２３に加えて、スイッチ１２２４を備えている。なお、図５Ｂの無線通信部２５も、後述する図９における無線通信部２５に対応している。また、図５Ｂのアンテナは図１１のアンテナ１２１に対応しており、図５Ａの周波数分離フィルタ１２２１、送信回路１２２２、受信回路１２２３、およびスイッチ１２２４は図１１のRF回路１２２に対応している。

【0076】

これまで述べてきた通り、LTEシステムにおける端末間通信は上りの周波数帯域を使用する。一方、端末間通信は一般に双方向通信であるため、これには送信処理のみならず受信処理が必要となる。これを実現するために、端末間通信を行う無線端末２０においては、図５Ｂに示されるように、周波数分離フィルタ１２２１によって分離された上り周波数帯域の信号を、さらにスイッチ１２２４の切替えによって機械的に送信回路１２２２と受信回路１２２３とに分離する構成となる。

【0077】

ここで、スイッチ１２２４による切替えは、周波数分離フィルタ１２２１のように電気的な処理ではないため、切替え時間（ギャップ）を要する。この切替え時間は微小であり、１シンボル程度（１４シンボルが１サブフレームに相当）の時間でも可能ではあるが、切替え時間においては無線端末２０は上り周波数帯域を用いた送信も受信もできないことになる。そのため、この切替え時間をサブフレームにどのように配置するかにより、端末間通信の効率が左右される可能性がある。第２実施形態は、このような観点に基づいて創案されたものである。

【0078】

第２実施形態に係る処理シーケンスは、図３に例示される第１実施形態に係る処理シーケンスと同様であるため、説明を割愛する。

【0079】

図６に、第２実施形態において端末間通信用として割り当てられたリソースブロックに係るサブフレーム構成の一例を示す。図６では紙面の都合上、時間軸方向において第０サブフレーム〜第９サブフレームの１０個のサブフレームのみが示されているが、この前後において同じパターンのサブフレームが繰り返されても構わないことに留意されたい。

【0080】

図６は、第１実施形態における図４に対応しており、一例として、上り送信タイミングの周期が５サブフレームである場合を示している。図６においては、一例として、第０〜第３サブフレームと第５〜第８サブフレームとが端末間通信用として割り当てられている。また、第４サブフレームと第９サブフレームとが上り送信用として割り当てられている。これらの割当ては固定的なものではなく、端末間通信開始信号によって可変的（動的）に割り当てられるものであることに留意されたい。

【0081】

ここで、図６においては、上り送信用の各サブフレームを構成する１４シンボルのうちで最初と最後のシンボルを、前述した切替え時間として使用している。さらに、図６においては、端末間通信用のサブフレームを通信方向によって２つに分けている。具体的には、一例として、第０〜第３サブフレームは第１無線端末２０ａから第２無線端末２０ｂへの端末間通信用のサブフレームとする。また、第５〜第８サブフレームは第２無線端末２０ｂから第１無線端末２０ａへの端末間通信用のサブフレームとする。このように、上り送信用のサブフレームを挟んで、第１無線端末２０ａから第２無線端末２０ｂへの端末間通信用のサブフレームと第２無線端末２０ｂから第１無線端末２０ａへの端末間通信用のサブフレームとが交互に現れるようにする。

【0082】

図６のようにサブフレームを構成したうえで、第１無線端末２０ａにおいては、第４サブフレームの最後のシンボル、および第９サブフレームの最初のシンボルのそれぞれで、送受信の切替えを行う。一方、第１無線端末２０ａにおいては、第４サブフレームの最初のシンボル、および第９サブフレームの最後のシンボルのそれぞれでは、送受信の切替えは行わない。同様に、第２無線端末２０ｂにおいては、第４サブフレームの最初のシンボル、および第９サブフレームの最後のシンボルのそれぞれで、送受信の切替えを行う。一方、第２無線端末２０ｂにおいては、第４サブフレームの最後のシンボル、および第９サブフレームの最初のシンボルのそれぞれでは、送受信の切替えは行わない。

【0083】

このようにすることで、第１無線端末２０ａは第０〜第４サブフレームおよび第９サブフレームで送信を行い、第５〜第８サブフレームで受信を行うことになり、１０個のサブフレームの内で２回の送受信切替え（スイッチ１２２４による切替え）を行えばよい。同様に、第２無線端末２０ｂは第４〜第９サブフレームで送信を行い、第０〜第３サブフレームで受信を行うことになり、１０個のサブフレームの内で２回の送受信切替え（スイッチ１２２４による切替え）を行えばよい。このように、第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂのいずれもが、上り送信用サブフレームと同数の切替え回数により、端末間通信と上り通信とを効率的に切り替えることが可能となる。

【0084】

また、図６のように端末間通信用サブフレームではなく上り通信用サブフレームに切替え時間を設定することで、端末間通信を効率的に行うことができる。一方、端末間通信を行っている際の上り送信は、前述したように無線品質の報告などに留まり、情報のサイズは比較的小さい。そのため、図６のように上り送信用のサブフレームに切替え時間を設けても、特に問題は生じないと考えらえる。

【0085】

さらに、LTEシステムにおいては上りの各サブフレームの最後のシンボルは、一般に、上りのスケジューリング用の参照信号であるサウンディング参照信号が配置される。しかしながら、端末間通信を行っている無線端末２０においては、上りのスケジューリングは不要なため、サウンディング参照信号を送信する必要がない。したがって、上り送信用のサブフレームの最後のシンボルを送受信切替え時間として設定するのは、送信の必要が元々ないシンボルを有効活用していることになり、効率的な端末間通信に益々資するものと考えられる。

【0086】

以上で説明した第２実施形態によれば、端末間通信が開始される際に当該端末間通信に対して適切な上り送信タイミングを個別に設定することができる。そのため、端末間通信の合間に行う上り送信のタイミングを柔軟的に設定できずに、必要以上に高い頻度で上り送信タイミングが設定されていた従来技術が有する問題が解決される。これにより、第２実施形態によれば、端末間通信のスループットを確保できるとともに、端末間通信の適時な終了を実現することができる。したがって、第２実施形態は、端末間通信を効果的に行えるという従来技術にはない効果を奏するものである。

【0087】

［各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成］
次に図７に基づいて、各実施形態の無線通信システム１のネットワーク構成を説明する。図７に示すように、無線通信システム１は、基地局１０と、無線端末２０とを有する。なお、図７においては２台の無線端末２０である無線端末２０ａと無線端末２０ｂが例示されているが、これは一例にすぎないのは言うまでもない。基地局１０は、セルＣ１０を形成している。無線端末２０はセルＣ１０に存在している。なお、本願においては基地局１０を「送信局」、無線端末２０を「受信局」と称することがあることに注意されたい。

【0088】

基地局１０は、有線接続を介してネットワーク装置３と接続されており、ネットワーク装置３は、有線接続を介してネットワーク２に接続されている。基地局１０は、ネットワーク装置３およびネットワーク２を介して、他の基地局１０とデータや制御情報を送受信可能に設けられている。

【0089】

基地局１０は、無線端末２０との無線通信機能とデジタル信号処理及び制御機能とを分離して別装置としてもよい。この場合、無線通信機能を備える装置をRRH（Remote Radio Head）、デジタル信号処理及び制御機能を備える装置をBBU（Base Band Unit）と呼ぶ。RRHはBBUから張り出されて設置され、それらの間は光ファイバなどで有線接続されてもよい。また、基地局１０は、マクロ基地局１０、ピコ基地局１０等の小型基地局１０（マイクロ基地局１０、フェムト基地局１０等を含む）の他、様々な規模の基地局１０であってよい。また、基地局１０と無線端末２０との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（無線端末２０との送受信及びその制御）も本願の基地局１０に含まれることとしてもよい。

【0090】

一方、無線端末２０は、図７に示されるように、無線通信で基地局１０と通信を行う。また、図７においては、一例として、無線端末２０ａと無線端末２０ｂとが端末間通信を行っている。このように、無線端末２０は他無線端末２０と端末間通信を行う。

【0091】

無線端末２０は、携帯電話機、スマートフォン、PDA（Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ（Personal Computer）、無線通信機能を有する各種装置や機器（センサー装置等）などの無線端末２０であってよい。また、基地局１０と無線端末２０との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（基地局１０との送受信及びその制御）も本稿の無線端末２０に含まれることとしてもよい。

【0092】

ネットワーク装置３は、例えば通信部と制御部とを備え、これら各構成部分が、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。ネットワーク装置３は、例えばゲートウェイにより実現される。ネットワーク装置３のハードウェア構成としては、例えば通信部はインタフェース回路、制御部はプロセッサとメモリとで実現される。

【0093】

なお、基地局１０、無線端末２０の各構成要素の分散・統合の具体的態様は、第１実施形態の態様に限定されず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、メモリを、基地局１０、無線端末２０の外部装置としてネットワークやケーブル経由で接続するようにしてもよい。

【0094】

［各実施形態の無線通信システムにおける各装置の機能構成］
次に、図８〜図９に基づいて、各実施形態の無線通信システムにおける各装置の機能構成を説明する。なお、上述したように、無線端末２０と述べた場合には、上述した各実施形態における第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとを含むことに留意されたい。

【0095】

図８は、基地局１０の構成の一例を示す機能ブロック図である。図８に示すように、基地局１０は、例えば、無線送信部１１と、無線受信部１２と、制御部１３と、記憶部１４と、通信部１５とを備える。これら各構成部分は、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。なお、無線送信部１１と無線受信部１２とをまとめて無線通信部１６と称する。

【0096】

無線送信部１１は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。無線送信部１１は、無線端末２０に対して無線信号（下りの無線信号）を送信する。無線送信部１１が送信する無線信号には、無線端末２０向けの任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0097】

無線送信部１１が送信する無線信号の具体例としては、図３において基地局１０が無線端末２０に対して送信している各無線信号（図中の矢印）が挙げられる。無線送信部１１が送信する無線信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で基地局１０が無線端末２０に対し送信するあらゆる無線信号を含む。

【0098】

無線受信部１２は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で受信する。無線受信部１２は、無線端末２０から無線信号（上りの無線信号）を受信する。無線受信部１２が受信する無線信号には、無線端末２０により送信される任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0099】

無線受信部１２が受信する無線信号の具体例としては、図３において基地局１０が無線端末２０から受信している無線信号（図中の矢印）が挙げられる。無線受信部１２が受信する信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で基地局１０が無線端末２０から受信するあらゆる無線信号を含む。

【0100】

制御部１３は、無線端末２０に送信するデータや制御情報を無線送信部１１に出力する。制御部１３は、無線端末２０から受信されるデータや制御情報を無線受信部１２から入力する。制御部１３は、後述する記憶部１４との間でデータ、制御情報、プログラム等の入出力を行う。制御部１３は、後述する通信部１５との間で、他の基地局１０等を相手に送受信するデータや制御情報の入出力を行う。制御部１３はこれら以外にも基地局１０における種々の制御を行う。

【0101】

制御部１３が制御する処理の具体例としては、図３において基地局１０が送受信している各信号（図中の矢印）に対する制御、および基地局１０が行っている各処理（図中の矩形）に対する制御が挙げられる。制御部１３が制御する処理は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で基地局１０が実行するあらゆる処理に関する制御を含む。

【0102】

記憶部１４は、データ、制御情報、プログラム等の各種情報の記憶を行う。記憶部１４が記憶する各種情報は、上記の各実施形態および変形例で基地局１０において記憶されうるあらゆる情報を含む。

【0103】

通信部１５は、有線信号等（無線信号でも構わない）を介して、他の基地局１０等を相手にデータや制御情報を送受信する。通信部１５が送受信する有線信号等の具体例としては、各実施形態において基地局１０が他の基地局１０を相手に送受信している各有線信号等が挙げられる。通信部１５が送受信する有線信号等は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で基地局１０が他の基地局１０等を相手に送受信するあらゆる有線信号等を含む。

【0104】

なお、基地局１０は、無線送信部１１や無線受信部１２を介して無線端末２０以外の無線通信装置（例えば他の基地局１０や中継局）と無線信号を送受信してもかまわない。

【0105】

図９は、無線端末２０の構成の一例を示す機能ブロック図である。図９に示すように、無線端末２０は、例えば、無線送信部２１と、無線受信部２２と、制御部２３と、記憶部２４とを備える。これら各構成部分は、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。なお、無線送信部２１と無線受信部２２とをまとめて無線通信部２５と称する。

【0106】

無線送信部２１は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。無線送信部２１は、基地局１０に対して無線信号（上りの無線信号）を送信する。無線送信部２１が送信する無線信号には、基地局１０向けの任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0107】

また、無線送信部２１は、他の無線端末２０に対して無線信号を送信することができる（端末間通信）。無線送信部２１が送信する無線信号には、他の無線端末２０向けの任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0108】

無線送信部２１が送信する無線信号の具体例としては、図３において無線端末２０が基地局１０に対して送信している各無線信号（図中の矢印）、および無線端末２０が他の無線端末２０に対して送信している各無線信号が挙げられる。無線送信部２１が送信する無線信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が基地局１０に対し送信するあらゆる無線信号、および無線端末２０が他の無線端末２０に対して送信しているあらゆる無線信号を含む。

【0109】

無線受信部２２は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で受信する。無線受信部２２は、基地局１０から無線信号（下りの無線信号）を受信する。無線受信部２２が受信する無線信号には、基地局１０により送信される任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0110】

また、無線受信部２２は、他の無線端末２０から無線信号を受信することができる（端末間通信）。無線受信部２２が送信する無線信号には、他の無線端末２０からの任意のユーザデータや制御情報（符号化や変調等がなされる）、基準信号等を含むことができる。

【0111】

無線受信部２２が受信する無線信号の具体例としては、図３において無線端末２０が基地局１０から受信している各無線信号（図中の矢印）、および無線端末２０が他の無線端末２０から受信している各無線信号が挙げられる。無線受信部２２が受信する信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が基地局１０から受信するあらゆる無線信号、および無線端末２０が他の無線端末２０から受信しているあらゆる無線信号を含む。

【0112】

制御部２３は、基地局１０に送信するデータや制御情報を無線送信部２１に出力する。制御部２３は、基地局１０から受信されるデータや制御情報を無線受信部２２から入力する。制御部２３は、後述する記憶部２４との間でデータ、制御情報、プログラム等の入出力を行う。制御部２３はこれら以外にも無線端末２０における種々の制御を行う。

【0113】

制御部２３が制御する処理の具体例としては、図３において無線端末２０が送受信している各信号（図中の矢印）に対する制御、および無線端末２０が行っている各処理（図中の矩形）に対する制御が挙げられる。制御部２３が制御する処理は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が実行するあらゆる処理に関する制御を含む。

【0114】

記憶部２４は、データ、制御情報、プログラム等の各種情報の記憶を行う。記憶部２４が記憶する各種情報は、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０において記憶されうるあらゆる情報を含む。

【0115】

なお、無線端末２０は、無線送信部２１や無線受信部２２を介して基地局１０以外の無線通信装置と無線信号を送受信してもかまわない。

【0116】

［各実施形態の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成］
図１０〜図１１に基づいて、各実施形態および各変形例の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成を説明する。なお、上述したように、無線端末２０と述べた場合には、上述した各実施形態における第１無線端末２０ａと第２無線端末２０ｂとを含むことに留意されたい。

【0117】

図１０は、基地局１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０に示すように、基地局１０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ１１１を備えるRF（Radio Frequency）回路１１２と、プロセッサ１１３と、メモリ１１４と、ネットワークIF（Interface）１１５とを有する。これら各構成要素は、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。

【0118】

プロセッサ１１３は、例えばCPU（Central Processing Unit）やDSP（Digital Signal Processor）である。本願においては、プロセッサ１１３をデジタル電子回路で実現することとしてもかまわない。デジタル電子回路としては例えば、例えばASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field-Programming Gate Array）、LSI（Large Scale Integration）等が挙げられる。

【0119】

メモリ１１４は、例えばSDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のRAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory)、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。この他に、基地局は不図示の補助記憶装置（ハードディスク等）等を備えていても良い。

【0120】

図８に示す基地局１０の機能構成と図１０に示す基地局１０のハードウェア構成との対応を説明する。無線送信部１１および無線受信部１２（あるいは無線通信部１６）は、例えばRF回路１１２、あるいはアンテナ１１１およびRF回路１１２により実現される。制御部１３は、例えばプロセッサ１１３、メモリ１１４、不図示のデジタル電子回路等により実現される。記憶部１４は、例えばメモリ１１４により実現される。通信部１５は、例えばネットワークIF１１５により実現される。

【0121】

図１１は、無線端末２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１１に示すように、無線端末２０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ１２１を備えるRF（Radio Frequency）回路１２２と、プロセッサ１２３と、メモリ１２４とを有する。これら各構成要素は、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。

【0122】

プロセッサ１２３は、例えばCPU（Central Processing Unit）やDSP（Digital Signal Processor）である。本願においては、プロセッサ１２３をデジタル電子回路で実現することとしてもかまわない。デジタル電子回路としては例えば、例えばASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field-Programming Gate Array）、LSI（Large Scale Integration）等が挙げられる。

【0123】

メモリ１２４は、例えばSDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のRAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory)、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。

【0124】

図９に示す無線端末２０の機能構成と図１１に示す無線端末２０のハードウェア構成との対応を説明する。無線送信部２１および無線受信部２２（あるいは無線通信部２５）は、例えばRF回路１２２、あるいはアンテナ１２１およびRF回路１２２により実現される。制御部２３は、例えばプロセッサ１２３、メモリ１２４、不図示のデジタル電子回路等により実現される。記憶部２４は、例えばメモリ１２４により実現される。

【符号の説明】

【0125】

１ 無線通信システム
２ ネットワーク
３ ネットワーク装置
１０ 基地局
Ｃ１０ セル
２０ 無線端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】