ユーザ端末及びプロセッサ

本出願は、D2D近傍サービスをサポートする移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末及びプロセッサに関する。

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

D2D近傍サービス(D2D ProSe)は、同期がとられた複数のユーザ端末からなる同期クラスタ内で直接的な端末間通信を可能とするサービスである。D2D近傍サービスは、近傍端末を発見するD2D発見手順(Discovery)と、直接的な端末間通信であるD2D通信(Communication)と、を含む。

3GPP技術報告書 「TR 36.843 V12.0.1」 2014年3月27日

ここで、D2D発見手順において送信される発見信号に含まれる復調参照信号(Data Demodulation reference signal)の信号系列を発見信号の送信毎にランダムに変更する技術が提案されている。これにより、複数のユーザ端末のそれぞれから送信された同一の復調参照信号が連続して衝突することが回避でき、発見信号の受信成功率が向上する。

しかしながら、この場合、受信側ユーザ端末は、復調参照信号の信号系列が分からないため、発見信号を受信する度に、復調参照信号を正常に受信できるまで、取り得る全ての信号系列パターンの受信を試行しなければならず、受信側ユーザ端末の処理負荷が増加するという問題がある。

そこで、本出願は、受信側ユーザ端末の処理負荷を低減しつつ、発見信号の受信成功率を向上可能とすることを目的とする。

一実施形態に係るユーザ端末は、HARQ方式を用いて発見信号を繰り返し送信する制御を行う制御部を備える。前記発見信号には、復調参照信号が含まれている。前記制御部は、前記発見信号の送信毎に前記復調参照信号の信号系列を変更せずに維持する。

図1は、実施形態に係るLTEシステムの構成図である。

図2は、実施形態に係るUEのブロック図である。

図3は、実施形態に係るeNBのブロック図である。

図4は、実施形態に係るプロトコルスタック図である。

図5は、実施形態に係る無線フレームの構成図である。

図6は、本実施形態に係るD2D物理チャネルを説明するための図である。

図7は、実施形態に係る動作を説明するための図である。

[実施形態の概要] 実施形態に係るユーザ端末は、は、HARQ方式を用いて発見信号を繰り返し送信する制御を行う制御部を備える。前記発見信号には、復調参照信号が含まれている。前記制御部は、前記発見信号の送信毎に前記復調参照信号の信号系列を変更せずに維持する。

実施形態において、前記制御部は、前記ユーザ端末に割り当てられた固有の識別子に基づいて、前記復調参照信号の信号系列を決定する。

実施形態に係るプロセッサは、ユーザ端末に備えられる。当該プロセッサは、HARQ方式を用いて発見信号を繰り返し送信する制御を行う処理を実行する。前記発見信号には、復調参照信号が含まれている。当該プロセッサは、前記発見信号の送信毎に前記復調参照信号の信号系列を変更せずに維持する処理を実行する。

[実施形態] 以下において、本出願の内容をLTEシステムに適用する場合の実施形態を説明する。

(システム構成) 図1は、実施形態に係るLTEシステムの構成図である。図1に示すように、実施形態に係るLTEシステムは、UE(User Equipment)100、E−UTRAN(Evolved−UMTS Terrestrial Radio Access Network)10、及びEPC(Evolved Packet Core)20を備える。

UE100は、ユーザ端末に相当する。UE100は、移動型の通信装置であり、接続先のセル(サービングセル)との無線通信を行う。UE100の構成については後述する。

E−UTRAN10は、無線アクセスネットワークに相当する。E−UTRAN10は、eNB200(evolved Node−B)を含む。eNB200は、基地局に相当する。eNB200は、X2インターフェイスを介して相互に接続される。eNB200の構成については後述する。

eNB200は、1又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したUE100との無線通信を行う。eNB200は、無線リソース管理(RRM)機能、ユーザデータのルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能などを有する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、UE100との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。

EPC20は、コアネットワークに相当する。E−UTRAN10及びEPC20によりLTEシステムのネットワーク(LTEネットワーク)が構成される。EPC20は、MME(Mobility Management Entity)/S−GW(Serving−Gateway)300を含む。MMEは、UE100に対する各種モビリティ制御などを行う。S−GWは、ユーザデータの転送制御を行う。MME/S−GW300は、S1インターフェイスを介してeNB200と接続される。

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

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

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

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

図3は、eNB200のブロック図である。図3に示すように、eNB200は、アンテナ201、無線送受信機210、ネットワークインターフェイス220、メモリ230、及びプロセッサ240を備える。なお、メモリ230をプロセッサ240と一体化し、このセット(すなわち、チップセット)を、制御部を構成するプロセッサ240’としてもよい。

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

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

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

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

物理層は、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。UE100の物理層とeNB200の物理層との間では、物理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。

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

RLC層は、MAC層及び物理層の機能を利用してデータを受信側のRLC層に伝送する。UE100のRLC層とeNB200のRLC層との間では、論理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。

PDCP層は、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

RRC層は、制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。UE100のRRC層とeNB200のRRC層との間では、各種設定のための制御信号(RRCメッセージ)が伝送される。RRC層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。UE100のRRCとeNB200のRRCとの間に接続(RRC接続)がある場合、UE100はRRCコネクティッド状態であり、そうでない場合、UE100はRRCアイドル状態である。

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

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

図5に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ10個のサブフレームで構成される。各サブフレームは、時間方向に並ぶ2個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは1msであり、各スロットの長さは0.5msである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック(RB)を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。1つのサブキャリア及び1つのシンボルによりリソースエレメントが構成される。UE100に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより構成され、時間リソースはサブフレーム(又はスロット)により構成される。

(D2D近傍サービス) 以下において、D2D近傍サービスについて説明する。実施形態に係るLTEシステムは、D2D近傍サービスをサポートする。D2D近傍サービスについては非特許文献1に記載されているが、ここではその概要を説明する。

D2D近傍サービス(D2D ProSe)は、同期がとられた複数のUE100からなる同期クラスタ内で直接的なUE間通信を可能とするサービスである。D2D近傍サービスは、近傍UEを発見するD2D発見手順(Discovery)と、直接的なUE間通信であるD2D通信(Communication)と、を含む。D2D通信は、Direct communicationとも称される。

同期クラスタを形成する全UE100がセルカバレッジ内に位置するシナリオを「カバレッジ内(In coverage)」という。同期クラスタを形成する全UE100がセルカバレッジ外に位置するシナリオを「カバレッジ外(Out of coverage)」という。同期クラスタのうち一部のUE100がセルカバレッジ内に位置し、残りのUE100がセルカバレッジ外に位置するシナリオを「部分的カバレッジ(Partial coverage)」という。

カバレッジ内では、例えばeNB200がD2D同期元となる。D2D非同期元は、D2D同期信号を送信せずにD2D同期元に同期する。D2D同期元であるeNB200は、D2D近傍サービスに使用可能な無線リソースを示すD2Dリソース情報を、ブロードキャスト信号により送信する。D2Dリソース情報は、例えば、D2D発見手順に使用可能な無線リソースを示す情報(Discoveryリソース情報)及びD2D通信に使用可能な無線リソースを示す情報(Communicationリソース情報)を含む。D2D非同期元であるUE100は、eNB200から受信するD2Dリソース情報に基づいて、D2D発見手順及びD2D通信を行う。

カバレッジ外又は部分的カバレッジでは、例えばUE100がD2D同期元となる。カバレッジ外では、D2D同期元であるUE100は、D2D近傍サービスに使用可能な無線リソースを示すD2Dリソース情報を、例えばD2D同期信号により送信する。D2D同期信号は、端末間同期を確立するD2D同期手順において送信される信号である。D2D同期信号は、D2DSS及び物理D2D同期チャネル(PD2DSCH)を含む。D2DSSは、時間・周波数の同期基準を提供する信号である。PD2DSCHは、D2DSSよりも多くの情報を運搬する物理チャネルである。PD2DSCHは、上述したD2Dリソース情報(Discoveryリソース情報、Communicationリソース情報)を運搬する。或いは、D2DSSにD2Dリソース情報を関連付けることにより、PD2DSCHを不要としてもよい。

D2D発見手順では、近傍端末を発見するための発見信号(以下、Discovery信号)が送信される。D2D発見手順の方式として、UE100に固有に割り当てられない無線リソースがDiscovery信号の送信に使用される第1の発見方式(Type 1 discovery)と、UE100毎に固有に割り当てられる無線リソースがDiscovery信号の送信に使用される第2の発見方式(Type 2 discovery)とがある。第2の発見方式では、Discovery信号の送信毎に個別に割り当てられた無線リソース、又は、半固定的(semi−persistently)に割り当てられた無線リソースが使用される。

(D2D物理チャネル) 次に、D2D物理チャネル(D2D physical channel)について、図6を用いて、説明する。図6は、本実施形態に係るD2D物理チャネルを説明するための図である。

UE100は、図6に示すように、PUSCHのREマッピングと同じようなREマッピングのD2D物理チャネルを用いて、D2D近傍サービス(例えば、D2D発見手順、D2D通信など)を実行することができる。

具体的には、D2D物理チャネルには、データシンボル(Date symbol)と復調参照信号(以下、DMRS:Data Demodulation reference signal)とがマッピングされる。

また、D2D物理チャネルの最終シンボルに、必要に応じて、データ情報が含まれないギャップ(Gap)が設けられてもよい。例えば、周波数方向においてD2D物理チャネルが連続する場合には、ギャップが設けられず、時間方向においてD2D物理チャネルの直後にPUSCHが続く場合には、ギャップが設けられてもよい。これにより、D2D信号のタイミングの遅れに基づくセルラ信号との衝突が発生しても問題が生じず、かつ、D2D物理チャネルの最終シンボルに常にギャップが設けられる場合に比べて、無線リソースの有効活用を図ることができる。

DMRSの信号系列は、Discovery信号の送信を開始する前に、UE100によって決定されてもよい。例えば、UE100は、UE100に割り当てられた固有の識別子を用いて、DMRSの信号系列を生成するための巡回シフトを決定する。これによって、DMRSの信号系列が決定される。固有の識別子は、例えば、D2D近傍サービスの利用のためにUE100に割り当てられる識別子(Prose ID)、電話番号、MACアドレスなどである。DMRSの信号系列は、予めメモリ150に記憶されていてもよい。

DMRSの信号系列が、固有の識別子に基づいて決定されるため、他のUE100のDiscovery信号に含まれるDMRSの信号系列と重複する可能性が低減できる。その結果、複数のDiscovery信号を受信したUE100は、複数のDiscovery信号のそれぞれに含まれるDMRSを受信可能となる。

なお、D2D物理チャネルは、無線リソースを有効に活用するために、送信電力を調整するためのデータ情報が含まれないD2Dプレアンブルが先頭のシンボルに含まれなくてもよい。

(実施形態に係る動作) 次に、実施形態に係る動作について、図7を用いて説明する。図7は、実施形態に係る動作を説明するための図である。

図7に示すように、UE100−1は、Discovery信号の送信を行う。具体的には、UE100−1は、HARQ方式を用いてDiscovery信号を繰り返し送信する。すなわち、UE100−1は、Discovery信号の再送(具体的には、最初のDiscovery信号と異なった符号化ビット列であり、且つ、最初のDiscovery信号と同じ内容のDiscovery信号の送信)を行うことによって、Discovery信号を繰り返し送信する。

なお、UE100−1は、Discovery信号の送達確認(Ack/Nack)を受信しないHARQ方式(いわゆる、Blind HARQ方式)を用いてもよい。この場合、UE100−1は、再送回数(HARQ回数)を決定してもよい。

UE100−1は、DMRSを含むDiscovery信号を繰り返し送信する。ここで、UE100−1は、送信毎にDMRSの信号系列を変更せずに維持する。従って、最初のDiscovery信号に含まれるDMRSの信号系列と、再送されるDiscovery信号に含まれるDMRSの系列とは、同じである。

なお、UE100は、Discovery信号の送信を開始する前に、DMRSの信号系列を決定し、決定したDMRSの信号系列を用いる。或いは、UE100は、メモリ150に記憶されているDMRSの信号系列を用いる。

一方、UE100−1の近傍に存在するUE100−2は、UE100−1からDiscovery信号を受信する。UE100−2は、Discovery信号に含まれるDMRS信号系列が分からないため、DMRSを正常に受信(検出)できるまで、取り得る全てのDMRSの信号系列パターンの受信を試行する。その後、UE100−2は、正常に受信したDMRSに基づいてDiscovery信号の復調及び復号を行う。

UE100−2は、Discovery信号の復号が失敗した場合には、UE100−2から再送されるDiscovery信号を受信する。UE100−1は、送信毎にDMRSの信号系列を変更しないため、再送されるDiscovery信号に含まれるDMRSの信号系列は、最初のDiscovery信号に含まれるDMRSの信号系列と同じである。従って、UE100−2は、容易にDMRSを受信できるため、UE100−2の処理負荷が増加することを抑制できる。

UE100−2は、最初のDiscovery信号と再送されたDiscovery信号とを合成して復号するソフトコンバイニングを行う。また、UE100−2は、復号できなかった場合、最初のDiscovery信号と再送されたDiscovery信号とに、さらに再送されたDiscovery信号も合成して復号する。このように、UE100−2は、ソフトコンバイニングを行うことによって、Discovery信号の受信成功率が向上する。UE100−2は、Discovery信号を正常に受信することによって、UE100−1を発見できる。

[その他の実施形態] 上述した実施形態では、移動通信システムの一例としてLTEシステムを説明したが、LTEシステムに限定されるものではなく、LTEシステム以外のシステムに本出願の内容を適用してもよい。

なお、米国仮出願第61/990988号(2014年5月9日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

[付記] (1)導入 D2Dプレアンブル及びギャップデザインの検討が行われた。この付記では、D2Dプレアンブル及びギャップデザインの必要性を検討する。

(2)D2Dプレアンブル 最初のシンボルデータは、AGCに関して十分であるかどうか、又は、異なるプレアンブルが必要であるかどうかがさらに検討される。

D2Dプリアンブルの必要性が議論された。 D2Dプリアンブルのような1つのシンボルをD2Dプレアンブルとして使用することは、リンク性能に大きな影響を与える。従って、D2Dプリアンブルがサポートされるべきではない。

・提案1:D2Dプリアンブルは、リンク性能の観点から、サポートすべきではない。

(3)ギャップデザイン 合意事項: ・少なくともカバレッジ外ではないUEに関して、ギャップのサイズは、通信と発見との両方に関して、上りリンクタイミングアドバンスを使用しない各D2D送信の終わりで1シンボルである。

・いくつかのケースでは、「D2D送信」が、1サブフレーム以上の継続を有することを考慮できるかどうかは検討課題であり、もしそうである場合、どのようなケースかどうかは検討課題である。

・ギャップが必要なケース及び必要でないケースを識別するために全ての関連するリストが準備された。

・ギャップがパンクチャリングによって作成される。

・ギャップの存在/不存在の明示的なシグナリングはない。

D2D発見に関して、第1の発見方式(Type 1 discovery)少なくともカバレッジ外ではないUEのためにギャップが必要である。D2D発見の影響を低減するために、ギャップは、第1の発見方式の送信及びWAN送信、及び、第1及び第2の発見方式の送信でのみ、挿入されるべきである。

・提案2:D2D発見の影響を低減するために、ギャップは、第1の発見方式の送信及びWAN送信、及び、第1及び第2の発見方式の送信でのみ、挿入されるべきである。

(4)D2Dブロードキャスト通信及びディスカバリ信号のREマッピング 以下の議論が継続されている。

・PUSCH REマッピング ・ディスカバリのみに関して、DMRSサイクリックシフトが各送信毎にランダムに選択されるかどうか

それをシンプルにするために、PUSCH REマッピングは、D2D発見とD2D通信のために再利用されるべきである。

・提案3:PUSCH REマッピングは、D2D発見とD2D通信のために再利用されるべきである。

(5)D2D発見のためのDMRSサイクリックシフト 発見のために、サイクリックシフトのランダム化は、リンク性能の改善に有用である。UEによって送信されるDMRSのサイクリックシフトは、UEのアイデンティティに依存する擬似ランダム方法で発見期間にわたって変化することが提案されている。しかしながら、もし、D2D発見のソフトコンバイニングリピテーションが、リンク性能の改善のためにサポートされている場合、UE毎の各送信のランダム選択が、可能なDMRSパターン数の増加により、受信機がより複雑になるという結果になる。従って、UE IDに因るサイクリックシフトは固定することが好ましい。

・提案4:第1の発見方式に関して、サイクリックシフトが固定され、UEのアイデンティティに因るべきである。

以上のように、本実施形態に係るユーザ端末及びプロセッサによれば、受信側ユーザ端末の処理負荷を低減しつつ、発見信号の受信成功率を向上できるため、移動通信分野において有用である。