WO2016181547A1 - 無線通信システム - Google Patents

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Fujitsu Ltd
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system that performs D2D (Device-to-Device) communication and a wireless communication device used in the wireless communication system.
  • D2D Device-to-Device
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • 3GPP standardizes high-speed wireless communication methods such as LTE (Long) TermLEvolution).
  • LTE Long
  • 3GPP standard release 12 standardization of D2D communication is underway as one of new wireless communication systems.
  • D2D communication is one of the extended specifications of LTE, and is sometimes referred to as LTE-Device-to-Device-Proximity-Services.
  • D2D communication a terminal device can directly communicate with another terminal device without going through a base station. For this reason, as for D2D communication, communication with little delay is anticipated. Moreover, since D2D communication can be performed even in an area where the radio waves of the base station are difficult to reach (or an area where the base station does not exist), the D2D communication can contribute to the expansion of the cell range (Network Coverage). Furthermore, since D2D communication can be performed even in a situation where the base station cannot be used (for example, when a large earthquake occurs), D2D communication can contribute to securing communication during a disaster. A communication link established between terminal devices for D2D communication may be referred to as a D2D link.
  • D2D communication can be used because when a terminal device cannot communicate directly with a base station, another terminal device that supports D2D communication operates as a relay device between the terminal device and the base station. That is, the cell range is substantially expanded by terminal / network relay (UE-to-Network Relay). Further, the D2D communication can also relay data (for example, emergency information) transmitted from the transmission source terminal to the destination terminal without going through the base station. That is, two-hop or more D2D communication is realized by terminal / terminal relay (UE-to-UE-Relay).
  • UE-to-UE-Relay two-hop or more D2D communication is realized by terminal / terminal relay
  • D2D communication there may be a plurality of terminal devices that can operate as a relay station between a transmission source and a destination.
  • one of the plurality of terminal devices operates as a relay station.
  • D2D communication is a new technology, and sufficient studies have not yet been made on a relay method using D2D communication. For example, a method for selecting a terminal device that operates as a relay station from a plurality of terminal devices has not been determined. For this reason, if a terminal device that is not preferable as a relay station is selected as a relay station, the quality of communication between the transmission source and the destination may deteriorate. Note that this problem is not limited to the D2D communication described in the 3GPP standard release 12, and may occur in a wireless communication system capable of performing direct communication between terminal devices.
  • An object according to one aspect of the present invention is to provide a method for appropriately selecting a terminal device that preferably operates as a relay station from a plurality of terminal devices in a wireless communication system that supports D2D communication. .
  • a wireless communication system includes a destination device, a transmission source device that supports D2D (device-to-device) communication and transmits data to the destination device, and a plurality of terminal devices that support D2D communication.
  • the transmission source device transmits a discovery signal to the plurality of terminal devices.
  • Each of the plurality of terminal devices includes a reception power of a discovery signal transmitted from the transmission source device, a reception power of a reference signal transmitted from the destination device, a remaining battery level of the own device, and a D2D node adjacent to the own device.
  • the priority value is calculated based on at least one of the interference received from the D2D node adjacent to the own device.
  • Each of the plurality of terminal devices transmits the priority value to the transmission source device.
  • the transmission source device selects a terminal device that relays data transmitted from the transmission source device to the destination device from the plurality of terminal devices based on a priority value received from one or more terminal devices. To do.
  • a terminal device that preferably operates as a relay station is appropriately selected from a plurality of terminal devices.
  • wireless communications system It is a figure which shows the example of the message used in the procedure which selects a relay station. It is a figure which shows an example of a parameter table. It is a figure which shows an example of a terminal device. It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of a terminal device. It is a figure which shows an example of a base station. It is a figure which shows an example of the sequence which selects a relay station in 1st Embodiment. It is a flowchart which shows an example of operation
  • FIG. 1 shows an example of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system includes a plurality of terminal apparatuses (DUE: Device to Device User Equipment) 1 to 5 and a base station 6.
  • DUE Device to Device User Equipment
  • the base station 6 is an eNB (evolved (Node B) in this embodiment.
  • eNB is a base station used in LTE. Therefore, the base station 6 manages and controls LTE cellular communication. That is, the base station 6 can receive and process cellular communication data signals and control signals transmitted from the terminal device. Moreover, the base station 6 can transmit the data signal and control signal of cellular communication to a terminal device.
  • the base station 6 periodically transmits a notification signal.
  • the broadcast signal is received by all the terminal devices in the cell.
  • each of the terminal devices 1 to 3, 5 receives a notification signal.
  • the terminal device that has received the broadcast signal can determine that it is within the cell of the base station 6.
  • the terminal device that has received the broadcast signal may transmit a response signal to the base station 6.
  • the base station 6 can manage terminal devices located in the cell.
  • Terminal devices 1 to 5 support cellular communication and D2D communication, respectively. That is, each of the terminal devices 1 to 5 can transmit data to other terminal devices via the base station 1 and can receive data from other terminal devices via the base station 1. Also, the terminal devices 1 to 5 can communicate directly with other terminal devices via the D2D link without going through the base station 1, respectively.
  • Data transmitted by cellular communication or D2D communication is not particularly limited, and includes audio data, image data, moving image data, text data, and the like.
  • a terminal device that supports D2D communication may be referred to as “DUE”.
  • Each terminal device broadcasts a discovery signal of D2D communication periodically, for example.
  • the discovery signal is used to notify the other terminal devices of the presence of the terminal device that generated the discovery signal. Therefore, the discovery signal transmits a message including identification information of the transmission source terminal device of the discovery signal.
  • the discovery signal transmitted from the DUE 4 transmits a message including “source ID: DUE 4”.
  • the discovery sequence is based on PRACH (Physical Random Access Channel), SRS (Sounding Reference Signal), and / or PSS (Primary Synchronization Signal) / SSS (Secondary Synchronization Signal), for example.
  • the discovery signal message is transmitted using, for example, PUSCH (Physical-Uplink-Shared-Channel).
  • the discovery signal transmitted from DUE 4 is received by a terminal device located in the vicinity of DUE 4.
  • DUE 1 to 3 each receive a discovery signal transmitted from DUE 4.
  • the DUE 4 can receive the discovery signals transmitted from the DUEs 1 to 3, respectively.
  • the DUE 4 when the DUE 4 performs cellular communication, for example, a cell search is performed to detect a base station. However, in the example shown in FIG. 1, the DUE 4 cannot detect the base station because it is not located in the cell of the base station 6. In this case, the DUE 4 accesses the base station 6 using D2D communication according to the following procedure.
  • the DUE4 broadcasts a relay station discovery signal with a predetermined transmission power.
  • the transmission power information is included in the discovery message as shown in the example of FIG. 2A
  • the transmission power of the relay station discovery signal may be different for each terminal device.
  • the relay station discovery signal transmits a message including identification information of the transmission source terminal device of the relay station discovery signal in the same manner as a normal discovery signal.
  • the discovery message transmitted by the relay station discovery signal includes, for example, a transmission source ID, transmission power information, and data type information as shown in FIG.
  • the transmission source ID identifies the transmission source of the relay station discovery signal.
  • the transmission power information represents the transmission power of the relay station discovery signal.
  • the data type information represents the type of data to be transmitted by D2D communication after the D2D link is established.
  • the data type may represent emergency communication or non-emergency communication.
  • Emergency communications include, for example, calls that call the police or fire department.
  • the data type is specified by the user of the terminal device.
  • the discovery message may include a destination ID. The destination ID identifies the device that is the destination of the data.
  • the relay station discovery signal transmitted from DUE 4 is received by DUE 1 to 3. Then, each of the DUEs 1 to 3 calculates a priority value.
  • the priority value which will be described in detail later, represents a priority for operating as a relay station. Note that the DUEs 1 to 3 may calculate the priority value only when the data type information included in the received discovery message represents a type specified in advance (for example, emergency communication).
  • DUE 1 to 3 each transmit the calculated priority value to DUE 4. At this time, the DUEs 1 to 3 transmit the calculated priority values to the DUE 4 using the response message shown in FIG.
  • the terminal apparatus (DUE 1 to 3 in FIG. 1) that has received the relay station discovery signal transmits the priority value to DUE 4 only when the calculated priority value is higher than a pre-specified threshold value. According to this method, by setting the threshold appropriately, only a preferred number of terminal devices transmit the priority value.
  • DUE 4 determines a relay station DUE that operates as a relay station based on priority values received from one or a plurality of terminal devices. At this time, the DUE 4 selects the terminal device that has generated the highest priority value as the relay station DUE. In the example shown in FIG. 1, DUE1 is selected from DUE1 to DUE3. In this case, a D2D link is established between DUE4 and DUE1. Further, the DUE 1 is set so as to transfer data received from the DUE 4 via the D2D link to the base station 6. That is, D2D communication is performed between DUE4 and DUE1, and cellular communication is performed between DUE1 and base station 6.
  • the priority value is calculated based on at least one of the following parameters.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • Destination side RSRP (3) Battery level (4) Number of adjacent DUEs (5) Interference
  • the RSRP on the transmission side represents the received power of the signal transmitted from the transmission source of the relay station discovery signal.
  • the transmission power of the relay station discovery signal is determined in advance as described above.
  • the transmission power of the relay station discovery signal is notified using the relay station discovery signal as shown in FIG. Therefore, the relay station discovery signal is used as a reference signal in RSRP measurement.
  • DUE 1 to 3 each measure the reception power of the relay station discovery signal transmitted from DUE 4.
  • the RSRP on the destination side represents the received power of the signal transmitted from the destination device.
  • “Destination” is, for example, the base station 6.
  • each terminal apparatus measures the reception power of the broadcast signal transmitted from the base station 6, for example.
  • the notification signal is used as a reference signal in the RSRP measurement.
  • each of DUE 1 to 3 measures the reception power of a broadcast signal transmitted from base station 6.
  • the remaining battery capacity represents the remaining battery capacity built into the terminal device.
  • each of the DUEs 1 to 3 monitors the remaining battery level of its own device.
  • the number of adjacent DUEs represents the number of DUEs that can be accessed with one hop.
  • each DUE can detect an adjacent DUE.
  • the number of discovery signal transmission sources detected corresponds to the number of adjacent DUEs.
  • DUE1 to DUE4 broadcast discovery signals.
  • DUE1 receives discovery signals from DUE2 to DUE4, respectively.
  • the “number of adjacent DUEs” of DUE1 is 3. Since the DUE is a wireless communication node that supports D2D communication, the “number of adjacent DUEs” may be referred to as “the number of adjacent D2D nodes”.
  • the interference is not particularly limited, but in this example, the interference is calculated based on the received power of the target signal and the predicted interference power (or based on the ratio of the received power of the target signal to the predicted interference power).
  • DUE 1 receives a target signal from DUE 4.
  • DUE1 calculates a path loss PL (4,1) between DUE4 and DUE1 by the following equation.
  • PL (4,1) P0-Pr (d)
  • P0 represents the transmission power of the relay station discovery signal.
  • the transmission power of the relay station discovery signal is notified by a relay station discovery message as shown in FIG. Pr (d) is the received power of the relay station discovery signal in DUE1.
  • the DUE 1 has previously measured the path loss with the adjacent DUE.
  • the DUE 1 has previously measured the path loss PL (2, 1) between the DUE 2 and the DUE 1 and the path loss PL (3, 1) between the DUE 3 and the DUE 1.
  • each DUE shall be able to measure or estimate the path loss between adjacent DUEs using the discovery signal broadcast regularly, for example.
  • the path loss PL (4, 1) when the path loss PL (4, 1) is small, the received power of the target signal is large in the DUE 1. In this case, interference with the target signal tends to be small.
  • the path loss PL (4,1) is large, the received power of the target signal is small in DUE1. In this case, interference with the target signal tends to increase.
  • the path loss (PL (2,1), PL (3,1)) between adjacent DUEs the predicted interference power is large in DUE1. In this case, interference with the target signal tends to increase.
  • the path loss between adjacent DUEs is large, the predicted interference power is small in DUE1. In this case, interference with the target signal tends to be small.
  • DUE1 can calculate interference based on the ratio of the path loss PL between DUE4 and DUE1 and the path loss between adjacent DUEs, for example. At this time, interference may be calculated based on the ratio of the path loss PL between DUE 4 and DUE 1 and the minimum value of the path loss between each adjacent DUE.
  • Each DUE may be provided with a parameter table for storing the above parameters.
  • An example of the parameter table is shown in FIG. FIG. 3 shows an example of a parameter table provided in the DUE 1.
  • DUE2, DUE3, and DUE4 are detected as adjacent DUEs.
  • the number of adjacent DUEs is 3 in this example.
  • the transmission source of the relay station discovery signal (DUE4) may be excluded from the detected DUEs (DUE2 to DUE4).
  • the path loss is used to calculate interference as described above.
  • the parameter table is periodically updated, for example.
  • the terminal device when receiving the relay station discovery signal, calculates a priority value.
  • the priority value is calculated by the following formula, for example.
  • Priority value w1 * RSRP (S) + w2 * RSRP (D) + w3 * BTT-w4 * NUM_DUE-w5 * INTER w1 to w5 each represent a weight. w1 to w5 are zero or positive values.
  • RSRP (S) represents the received power of the reference signal received from the transmission source terminal device.
  • RSRP (D) represents the received power of the reference signal received from the destination device.
  • BTT represents the remaining battery level.
  • NUM_DUE represents the number of adjacent DUEs.
  • INTER represents interference.
  • the weights w1 to w5 are determined based on the network policy. For example, when communication quality is regarded as important, w1, w2, and w5 are increased. Further, w4 may be increased in order to reduce the concentration of the load on a specific terminal device.
  • Priority value is calculated based on at least one of the parameters described above. Therefore, for example, when calculating the priority value based only on RSRP, w1 to w2 are each 1, and w3 to w5 are each zero.
  • Each terminal device that has received the relay station discovery signal compares the calculated priority value with a predetermined threshold value. When the priority value is higher than the threshold value, the terminal device notifies the transmission source terminal device of the priority value.
  • the transmission source terminal apparatus determines a relay station DUE that operates as a relay station based on a priority value received from one or a plurality of terminal apparatuses. At this time, the DUE 4 selects the terminal device that has generated the highest priority value as the relay station DUE that operates as the relay station.
  • the threshold value is determined based on, for example, simulation or measurement in advance.
  • the threshold is used to determine whether the DUE can operate as a relay station. For example, when the threshold is high, only the DUE that can provide high performance as a relay station transmits the priority value to the transmission source terminal device. In this case, a DUE that operates as a relay station is selected from one or a plurality of DUEs that can provide high performance as the relay station. Therefore, communication with good quality is provided. However, if the threshold is too high, there is a possibility that a candidate for DUE that operates as a relay station cannot be found. On the other hand, if the threshold is too low, the priority value may be notified from a large number of DUEs to the source terminal device. In this case, D2D communication may be congested by the procedure for transmitting the priority value. Therefore, the threshold is determined so that the number of priority values received by the transmission source terminal device approaches a predetermined number (for example, 5).
  • a predetermined number for example, 5
  • the threshold may be increased in an area where the density where DUE exists is high compared to an area where the density where DUE exists.
  • a threshold may be dynamically set from the base station to each DUE.
  • FIG. 4 shows an example of a terminal device.
  • the terminal device 10 corresponds to the DUEs 1 to 4 in the example shown in FIG. Moreover, the terminal device 10 supports cellular communication and D2D communication. The terminal device 10 may have other functions not shown in FIG.
  • the terminal device 10 includes a traffic processing unit 11, a channel encoder 12, an IFFT circuit 13, a CP adding unit 14, an RF transmitter 15, an RF receiver 16, and channel demodulation in order to support cellular communication. And a RSRP calculator 18.
  • the traffic processing unit 11 generates traffic to be transmitted by cellular communication.
  • the channel encoder 12 encodes the traffic output from the traffic processing unit 11.
  • the IFFT circuit 13 performs inverse fast Fourier transform on the output signal of the channel encoder 12 to generate a time domain signal.
  • the CP adding unit 14 adds a cyclic prefix (CP: Cyclic Prefix) to the time domain signal output from the IFFT circuit 13. Then, the RF transmitter 15 transmits a cellular signal via the antenna. The cellular signal is received by the base station.
  • CP Cyclic Prefix
  • the RF receiver 16 receives a cellular signal transmitted from the base station.
  • the channel demodulator 17 demodulates the received cellular signal.
  • the channel demodulator 17 extracts the D2D resource allocation instruction from the received cellular signal and passes it to the D2D scheduler 21 described later.
  • the RSRP calculator 18 calculates received power of a reference signal (for example, a broadcast signal) transmitted from the base station. The received power obtained by the RSRP calculator 18 may be used as the destination RSRP when calculating the priority value.
  • the terminal device 10 includes a D2D scheduler 21, a D2D data generator 22, a discovery signal generator 23, an RF transmitter 24, an RF receiver 25, a data signal demodulator 26, and a discovery signal detector 27.
  • the D2D scheduler 21 can determine a resource to be used for D2D communication from resources provided by the wireless communication system or resources prepared in advance. For example, when the frequency used for D2D communication is determined by the D2D scheduler 21, the terminal device 10 performs D2D communication at the frequency. Further, the D2D scheduler 21 can also control the D2D communication of the terminal device 10 based on the resource allocation instruction received from the base station. For example, when the frequency of D2D communication is designated by the resource allocation instruction, the D2D scheduler 21 controls the D2D data generator 22 and / or the RF transmitter 24 so that the D2D signal is transmitted at the designated frequency. To do. In addition, the D2D scheduler 21 may control the RF receiver 25 and / or the data signal demodulator 26 to receive a D2D signal at a specified frequency.
  • the D2D data generator 22 generates transmission data for D2D communication according to control by the D2D scheduler 21.
  • the D2D data generator 22 can also generate a response message including the priority value obtained by the priority value calculator 30.
  • the discovery signal generator 23 generates a discovery signal / relay station discovery signal.
  • the discovery signal / relay station discovery signal carries identification information of the own device.
  • the discovery signal / relay station discovery signal is transmitted using, for example, PUSCH.
  • the RF transmitter 24 transmits a D2D signal (including a D2D data signal, a discovery signal, and a relay station discovery signal) via an antenna.
  • the RF receiver 25 receives a D2D signal (including a D2D data signal, a discovery signal, and a relay station discovery signal) transmitted from another terminal device.
  • the data signal demodulator 26 demodulates the received D2D data signal to reproduce D2D data.
  • Discovery signal detector 27 detects a discovery signal / relay station discovery signal from a D2D signal transmitted from another terminal device. At this time, the discovery signal detector 27 acquires the identification information of the terminal device that is the transmission source of the discovery signal / relay station discovery signal. Further, the discovery signal detector 27 can extract transmission power information and data type information from the relay station discovery signal.
  • the RSRP calculator 28 calculates received power of a reference signal (for example, discovery signal / relay station discovery signal) transmitted from another terminal device. Note that the received power obtained by the RSRP calculator 28 may be used to calculate a priority value.
  • the interference calculator 29 calculates the interference that the target signal may receive based on the reception power of the discovery signal / relay station discovery signal. As described above, this interference is calculated based on the path loss between the terminal devices.
  • the priority value calculator 30 calculates a priority value using at least one of the parameters (1) to (5) described above when the terminal device 10 receives the relay station discovery signal.
  • the RSRP is calculated by the RSRP calculators 18 and 28.
  • the remaining battery level is obtained by monitoring a battery (not shown).
  • the number of adjacent DUEs can be obtained by counting the terminal devices from which discovery signals are detected by the discovery signal detector 27.
  • the interference is calculated by the interference calculator 29.
  • the threshold determination unit 31 determines whether or not to transmit the priority value calculated by the priority value calculator 30 to the transmission source terminal device. That is, when the calculated priority value is higher than the threshold value, the threshold value determination unit 31 determines to transmit the priority value to the transmission source terminal device, and when the calculated priority value is equal to or less than the threshold value, the priority value is determined. It is determined that the value is not transmitted to the transmission source terminal device. When it is determined that the priority value is transmitted to the transmission source terminal device, the priority value calculated by the priority value calculator 30 is transmitted to the transmission source terminal using the D2D data generator 22.
  • the selection unit 32 selects a DUE that operates as a relay station (hereinafter, relay station DUE) based on the priority value received from one or more other terminal devices. For example, the DUE that generated the highest priority value is selected as the relay station DUE.
  • the terminal device 10 has a function of establishing a D2D link with the relay station DUE.
  • the communication circuit is set so as to transfer data received from the terminal device 10 via the D2D link to the destination device (base station 6 in the example shown in FIG. 1).
  • FIG. 5 shows an example of the hardware configuration of the terminal device.
  • the terminal device 10 includes a processor 10a, a memory 10b, a transmission / reception circuit 10c, and a battery 10d. Note that the terminal device 10 may have other hardware elements.
  • the processor 10a realizes the function of the terminal device 10 by executing a given program.
  • the functions of the signal demodulator 26, discovery signal detector 27, RSRP calculator 28, interference calculator 29, priority value calculator 30, threshold value determination unit 31, and selection unit 32 can be realized by the processor 10a.
  • the memory 10b stores a program executed by the processor 10a.
  • the memory 10b stores a parameter table shown in FIG.
  • the memory 10b includes a work area for the processor 10a.
  • the transmission / reception circuit 10c corresponds to the RF transmitter 15, the RF receiver 16, the RF transmitter 24, and the RF receiver 25 shown in FIG.
  • the battery 10d supplies power to the processor 10a, the memory 10b, and the transmission / reception circuit 10c. The remaining amount of the battery 10d is periodically monitored by the processor 10a (priority value calculator 30).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a base station.
  • the base station 6 includes an RF receiver 41, a CP removing unit 42, an FFT circuit 43, a channel separator 44, a data signal demodulator 45, a channel decoder 46, a control signal demodulator 47, and a channel decoder 48.
  • D2D resource scheduler 49 data signal generator 50, DUE selection unit 51, control signal generator 52, IFFT circuit 53, CP addition unit 54, and RF transmitter 55.
  • the base station 6 may have other functions.
  • the RF receiver 41 receives a cellular signal transmitted from the terminal device 10.
  • the CP removal unit 42 removes the cyclic prefix from the received cellular signal.
  • the FFT circuit 43 performs a fast Fourier transform on the received signal to generate a frequency domain signal.
  • the channel separator 44 separates the received signal into a data signal and a control signal in the frequency domain.
  • the data signal demodulator 45 demodulates the received data signal and reproduces the data.
  • the channel decoder 46 decodes the reproduction data.
  • the control signal demodulator 47 demodulates the received control signal.
  • the channel decoder 48 reproduces control information by decoding the demodulated control signal.
  • the D2D scheduler 49 uses the control information reproduced by the channel decoder 48 to generate a resource allocation instruction for D2D communication.
  • the data signal generator 50 generates a data signal to be transmitted to the terminal device 10.
  • the DUE selection unit 51 designates one or a plurality of terminal device candidates that operate as a relay station from terminal devices located in the cell. And the DUE selection part 51 outputs the identification information which identifies the designated terminal device.
  • the control signal generator 52 generates a control signal for controlling the terminal device 10. Note that the resource allocation instruction generated by the D2D scheduler 49 is transmitted to the terminal device 10 by the data signal generator 50 or the control signal generator 52. Also, identification information representing the terminal device selected by the DUE selection unit 51 is transmitted to the terminal device 10 by the control signal generator 52.
  • the IFFT circuit 53 performs inverse fast Fourier transform on the control signal and the data signal to generate a time domain signal.
  • the CP adding unit 54 adds a cyclic prefix to the time domain signal output from the IFFT circuit 53. Then, the RF transmitter 55 transmits a cellular signal through the antenna.
  • FIG. 7 shows an example of a sequence for selecting a relay station in the first embodiment.
  • the DUE 4 accesses the base station 6. That is, DUE 4 is a transmission source terminal device, and base station 6 is a destination device.
  • the DUE 4 is located outside the cell of the base station 6 and cannot directly access the base station 6. That is, the DUE 4 cannot detect the base station 6 when executing the cell search. Therefore, the DUE 4 selects a DUE that operates as a relay station between the DUE 4 and the base station 6.
  • DUE4 broadcasts a relay station discovery signal.
  • This relay station discovery signal transmits a discovery message including “transmission source ID: DUE4”, “transmission power”, and “data type: emergency”.
  • the relay station discovery signals are received by the DUEs 1 to 3, respectively.
  • the relay station discovery signal may include a destination ID that designates “base station” to indicate that the relay is UE-to-Network relay.
  • the relay station discovery signal does not include a destination ID, each DUE can understand that the relay station discovery signal requests relay of UE-to-Network as a default. In these cases, each DUE that has received the relay station discovery recognizes the nearest base station as the destination.
  • the DUE 1 to 3 When each of the DUEs 1 to 3 detects that the data type notified by the discovery message is “emergency”, the DUE 1 to 3 starts processing for calculating a priority value.
  • the priority value is calculated using at least one of the transmission source side RSRP, the destination side RSRP, the remaining battery level, the number of adjacent DUEs, and interference.
  • the priority value is preferably calculated using at least the source-side RSRP and the destination-side RSRP.
  • Each DUE 1 to 3 compares the calculated priority value with a predetermined threshold value. When the calculated priority value is higher than the threshold value, the DUE transmits the priority value to the DUE 4. In the example illustrated in FIG. 7, the priority value is higher than the threshold value in DUE 1 and 2, and the priority value is lower than the threshold value in DUE 3. Therefore, each of DUE 1 and 2 transmits the priority value calculated by its own device to DUE 4. That is, priority value 1 is notified from DUE1 to DUE4, and priority value 2 is notified from DUE2 to DUE4.
  • DUE 4 selects a DUE that operates as a relay station based on priority values received from one or a plurality of DUEs.
  • DUE 4 receives priority value 1 from DUE 1 and receives priority value 2 from DUE 2.
  • the priority value 1 is higher than the priority value 2.
  • the DUE 4 selects DUE 1 as the relay station DUE.
  • DUE4 establishes a D2D link with DUE1.
  • the communication circuit is set so that DUE1 transfers data received from DUE4 via the D2D link to base station 6.
  • data transmitted from the DUE 4 to the base station 6 is relayed by the DUE 1 and transmitted to the base station 6.
  • D2D communication is performed between the DUE 4 and the DUE 1 via the D2D link, and cellular communication is performed between the DUE 1 and the base station 6.
  • a relay station DUE that operates as a relay station is selected from among a plurality of DUEs.
  • the relay station DUE is selected in consideration of the communication environment and the operating state of each DUE, the quality of communication between the terminal device and the destination device is good.
  • the relay station DUE is selected based on the priority value generated in each DUE. At this time, only a priority value higher than a predetermined threshold is transmitted from the DUE to the terminal device. Therefore, traffic for notification of priority values is suppressed.
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing of a terminal device that selects a relay station.
  • the process of this flowchart is executed in the DUE 4 shown in FIG. 1 or FIG. 7, for example. Moreover, the process of this flowchart is performed by the processor 10a of the terminal device which selects a relay station. Furthermore, the processing of this flowchart is executed when, for example, the terminal device cannot detect the base station in the cell search.
  • the terminal device broadcasts a relay station discovery signal.
  • the terminal device waits for a response message corresponding to the relay station discovery signal.
  • the processing of the terminal device proceeds to S4.
  • the terminal device cannot receive the response message within a predetermined time from when the relay station discovery signal is transmitted, it is determined that the terminal device is isolated. In this case, the processing of the terminal device ends.
  • the terminal device acquires a priority value from the received response message. That is, the terminal device acquires the priority value generated in each DUE.
  • the terminal device selects the relay station DUE based on the acquired priority value. Then, the terminal device transmits a message instructing the relay station DUE to operate as a relay station, and establishes a D2D link with the relay station DUE.
  • FIG. 9 is a flowchart showing processing of a DUE that can be selected as a relay station.
  • the processing in this flowchart is executed by, for example, the DUEs 1 to 3 shown in FIG. 1 or FIG.
  • the processing of this flowchart is executed by the processor 10a of the DUE.
  • the DUE receives the relay station discovery signal from the transmission source terminal device.
  • the DUE refers to the data type in the discovery message and determines whether to respond to the relay station discovery signal. For example, if the data type is “emergency”, the DUE determines to respond to the relay station discovery signal.
  • the DUE calculates the reception power of the relay station discovery signal. This received power is stored in the parameter table as the source RSRP.
  • the DUE acquires other selection parameters (destination side RSRP, remaining battery level, number of adjacent DUEs, interference, etc.). For example, the selection parameter is measured in advance and stored in the parameter table shown in FIG. However, the DUE may measure each selection parameter when receiving the relay station discovery signal.
  • the DUE calculates a priority value based on the selection parameters (including the transmission side RSRP).
  • the DUE compares the priority value obtained in S15 with a threshold value. When the priority value is higher than the threshold value, the DUE generates a response message including the priority value and transmits it to the transmission source terminal apparatus in S17. On the other hand, if the priority value is equal to or less than the threshold value, the DUE does not respond to the relay station discovery signal.
  • the destination device is a base station device, but the present invention is not limited to this form. That is, the destination device may be a terminal device (here, DUE).
  • DUE terminal device
  • DUE 4 wants to access DUE 5, but a radio signal transmitted from DUE 4 does not reach DUE 5.
  • the DUE that operates as the relay station is selected from the DUEs 1 to 3.
  • the transmission source terminal device may broadcast a discovery message including the destination ID using a relay station discovery signal.
  • the DUE that has received the relay station discovery signal can identify the destination device, and thus can acquire the destination-side RSRP and the like. That is, the DUE that has received the relay station discovery signal can calculate the priority value in the same manner as when the destination is the base station. Therefore, according to the first embodiment, even if the destination device is a DUE, a DUE that preferably operates as a relay station is selected, and a relay operation is provided by the selected DUE.
  • Terminal devices that can operate as relay stations may be grouped.
  • DUEs 7a and 7e belong to the first group
  • DUEs 7b and 7d belong to the second group
  • DUEs 7c and 7f belong to the third group.
  • the DUEs 7a and 7e belonging to the first group calculate the priority value only when receiving the relay station discovery signal designating the data type (for example, report to the police) corresponding to the first group, To DUE4).
  • the DUEs 7b and 7d belonging to the second group calculate the priority value and receive the relay station discovery signal that specifies the data type (for example, notification to the fire department) corresponding to the second group, and the transmission source terminal Transmit to the device (DUE4).
  • the threshold for determining whether or not to transmit the priority value may be different for each group.
  • the transmission source terminal apparatus selects the relay station DUE based on the priority value calculated by each DUE, but the present invention is not limited to this method.
  • the base station may select the relay station DUE based on the priority value calculated in each DUE.
  • FIG. 11 shows an example of a sequence in which the base station selects a relay station. Note that the procedure for broadcasting the relay station discovery signal by the transmission source terminal device and the procedure for calculating the priority value by the DUE that has received the relay station discovery signal are substantially the same in FIGS.
  • DUE1 and DUE2 transmit priority value 1 and priority value 2 to the base station 6, respectively.
  • the base station 6 selects a DUE that operates as a relay station based on the received priority value.
  • DUE1 is selected as the relay station DUE.
  • the base station 6 transmits a message indicating that DUE1 is selected as the relay station DUE to the DUE1, and the DUE1 transfers this message to the transmission source terminal device (here, DUE4).
  • the DUE 1 relays communication between the DUE 4 and the base station 6.
  • the source terminal device broadcasts a relay station discovery signal to start a procedure for selecting a DUE that operates as a relay station.
  • a DUE that wishes to operate as a relay station broadcasts a source discovery signal. Whether or not it wishes to operate as a relay station is specified by the user of the DUE, for example. Further, the DUE designated by the base station may broadcast the transmission source discovery signal.
  • the source discovery signal is broadcast periodically, for example.
  • the transmission source discovery signal includes “transmission source ID” and “selection parameter” as shown in FIG.
  • the transmission source ID identifies the transmission source of the transmission source discovery signal.
  • the selection parameters include the destination RSRP, the remaining battery level, and the number of adjacent DUEs.
  • the destination device is the base station 6 shown in FIG.
  • the destination-side RSRP represents the received power of a reference signal (for example, a broadcast signal) transmitted from the base station 6.
  • the remaining battery level and the number of adjacent DUEs are the same in the first embodiment and the second embodiment.
  • the transmission power of the source discovery signal is preferably determined in advance.
  • the transmission power of the source discovery signal may be the same as the normal discovery signal or the relay station discovery signal described above.
  • the transmission source terminal device performs cell search when communicating with other terminal devices via the base station 6.
  • the transmission source terminal apparatus selects a DUE that operates as a relay station using a transmission source discovery signal received from one or a plurality of DUEs.
  • the transmission source terminal apparatus calculates a corresponding priority value based on the reception power of the transmission source discovery signal and the selection parameter transmitted by the transmission source discovery signal.
  • a transmission source terminal device selects DUE which operate
  • FIG. 12 shows an example of a sequence for selecting a relay station in the second embodiment.
  • the DUE 4 accesses the base station 6 as in the sequence shown in FIG. That is, DUE 4 is a transmission source terminal device, and base station 6 is a destination device. Further, it is assumed that the DUE 4 cannot detect the base station 6 when executing the cell search.
  • the DUEs 1 to 2 periodically broadcast source discovery signals. That is, DUE 1 and 2 are set in a state where they can be selected as relay stations by the user. Alternatively, the DUEs 1 and 2 are designated by the base station 6 as DUEs that can be selected as relay stations.
  • the transmission source discovery signal transmits a discovery message including a selection parameter, as shown in FIG.
  • the selection parameters include the destination RSRP, the remaining battery level, and the number of adjacent DUEs.
  • the selection parameters collected by the DUE 1 include the reception power of the notification signal transmitted from the base station 6, the remaining battery level of the DUE 1, and the number of D2D nodes adjacent to the DUE 1. Note that the selection parameters of each DUE are stored in the parameter table shown in FIG. 3 as described above.
  • DUE 4 waits for a source discovery signal broadcast by another DUE.
  • the DUE 4 receives the transmission source discovery signal 1 including the selection parameter 1 from the DUE 1, and receives the transmission source discovery signal 1 including the selection parameter 2 from the DUE 2. Then, DUE 4 calculates a priority value for each of DUE 1 and DUE 2.
  • the DUE 4 calculates the reception power of the transmission source discovery signal 1 transmitted from the DUE 1.
  • the loss of the path from DUE1 to DUE4 and the loss of the path from DUE4 to DUE1 are substantially the same. Therefore, the reception power of the transmission source discovery signal 1 in the DUE 4 corresponds to the RSRP in the DUE 1 when the reference signal is transmitted from the DUE 4 to the DUE 1. That is, the reception power of the transmission source discovery signal 1 in the DUE 4 corresponds to the transmission side RSRP in the DUE 1 when data is transferred from the DUE 4 to the base station 6 via the DUE 1.
  • the DUE 4 uses the reception power of the source discovery signal 1 transmitted from the DUE 1 (that is, the source side RSRP), the destination side RSRP included in the selection parameter 1 received from the DUE 1, the remaining battery level, and the number of adjacent DUEs.
  • the priority value of DUE1 is calculated.
  • DUE4 calculates the priority value of DUE2 using the reception power of transmission source discovery signal 2 transmitted from DUE2 and selection parameter 2.
  • a method for selecting a DUE that operates as a relay station based on a priority value and a method for establishing a link using the selected DUE are substantially the same in the first and second embodiments. Therefore, similarly to the example shown in FIG. 7, the D2D link is established between DUE4 and DUE1 in the sequence shown in FIG. Further, the communication circuit is set so that DUE1 transfers data received from DUE4 via the D2D link to base station 6. As a result, data transmitted from the DUE 4 to the base station 6 is relayed by the DUE 1 and transmitted to the base station 6.

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Abstract

無線通信システムは、宛先装置と、Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、宛先装置へデータを送信する送信元装置と、Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置とを有する。送信元装置は、複数の端末装置へディスカバリ信号を送信する。複数の端末装置は、それぞれ、送信元装置から送信されるディスカバリ信号の受信電力、宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて優先値を計算する。複数の端末装置は、それぞれ優先値を送信元装置へ送信する。送信元装置は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、複数の端末装置の中からデータを中継する端末装置を選択する。

Description

無線通信システム
　本発明は、Ｄ２Ｄ（Device to Device）通信を行う無線通信システム、およびその無線通信システムで使用される無線通信装置に係わる。
　３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）は、移動通信方式の標準化を検討している。例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの高速無線通信方式について３ＧＰＰで標準化が行われている。そして、３ＧＰＰ標準リリース１２において、新しい無線通信方式の１つとして、Ｄ２Ｄ通信の標準化が進められている。なお、Ｄ２Ｄ通信は、ＬＴＥの拡張仕様の１つであり、LTE Device to Device Proximity Servicesと呼ばれることもある。
　Ｄ２Ｄ通信においては、端末装置は、基地局を介することなく、直接的に他の端末装置と通信を行うことができる。このため、Ｄ２Ｄ通信は、遅延の少ない通信が期待されている。また、基地局の電波が届きにくいエリア（又は、基地局が存在しないエリア）においてもＤ２Ｄ通信を行うことが可能なので、Ｄ２Ｄ通信はセル範囲（Network Coverage）の拡大に寄与し得る。さらに、基地局が使用できない状況（たとえば、大地震が発生したとき）においてもＤ２Ｄ通信を行うことが可能なので、Ｄ２Ｄ通信は、災害時の通信の確保にも寄与しうる。なお、Ｄ２Ｄ通信のために端末装置間に設定される通信リンクは、Ｄ２Ｄリンクと呼ばれることがある。
　Ｄ２Ｄ通信は、端末装置が基地局と直接的に通信できないときに、その端末装置と基地局との間で、Ｄ２Ｄ通信をサポートする他の端末装置が中継装置として動作するために使用できる。すなわち、端末／網中継（UE-to-Network Relay）により、実質的に、セル範囲が拡大される。また、Ｄ２Ｄ通信は、基地局を経由することなく送信元端末から宛先端末へ送信されるデータ（例えば、緊急情報など）を中継することもできる。すなわち、端末／端末中継（UE-to-UE Relay）により２ホップ以上のＤ２Ｄ通信が実現される。
ＷＯ２０１４／０５０５５７
　Ｄ２Ｄ通信を利用してデータが中継される場合、送信元と宛先との間に中継局として動作可能な複数の端末装置が存在することがある。この場合、複数の端末装置の中の１つが中継局として動作する。
　ところが、Ｄ２Ｄ通信は新しい技術であり、Ｄ２Ｄ通信を利用する中継方式について未だ十分な検討は行われていない。例えば、複数の端末装置の中から中継局として動作する端末装置を選択する方法は決められていない。このため、中継局として好ましくない端末装置が中継局として選択されてしまうと、送信元と宛先との間の通信の品質が劣化することがある。なお、この問題は、３ＧＰＰ標準リリース１２に記載されているＤ２Ｄ通信に限定されるものではなく、端末装置間で直接的に通信を行うことができる無線通信システムにおいて発生し得る。
　本発明の１つの側面に係わる目的は、Ｄ２Ｄ通信をサポートする無線通信システムにおいて、複数の端末装置の中から中継局として動作することが好ましい端末装置を適切に選択する方法を提供することである。
　本発明の１つの態様の無線通信システムは、宛先装置と、Ｄ２Ｄ(device to device)通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置と、を有する。前記送信元装置は、前記複数の端末装置へディスカバリ信号を送信する。前記複数の端末装置は、それぞれ、前記送信元装置から送信されるディスカバリ信号の受信電力、前記宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて優先値を計算する。前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値を前記送信元装置へ送信する。前記送信元装置は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する。
　上述の態様によれば、Ｄ２Ｄ通信をサポートする無線通信システムにおいて、複数の端末装置の中から中継局として動作することが好ましい端末装置が適切に選択される。
無線通信システムの一例を示す図である。 中継局を選択する手順において使用されるメッセージの例を示す図である。 パラメータテーブルの一例を示す図である。 端末装置の一例を示す図である。 端末装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 基地局の一例を示す図である。 第１の実施形態において中継局を選択するシーケンスの一例を示す図である。 中継局を選択する端末装置の動作の一例を示すフローチャートである。 中継局として選択され得る端末装置の動作の一例を示すフローチャートである。 端末装置のグループ化について説明する図である。 第１の実施形態において中継局を選択するシーケンスの他の例を示す図である。 第２の実施形態において中継局を選択するシーケンスの一例を示す図である。
　図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。この例では、無線通信システムは、複数の端末装置（ＤＵＥ：Device to Device User Equipment）１～５および基地局６を含む。
　基地局６は、この実施例では、eＮＢ（evolved Node B）である。ｅＮＢは、ＬＴＥにおいて使用される基地局である。よって、基地局６は、ＬＴＥのセルラ通信を管理および制御する。すなわち、基地局６は、端末装置から送信されるセルラ通信のデータ信号および制御信号を受信して処理することができる。また、基地局６は、セルラ通信のデータ信号および制御信号を端末装置へ送信することができる。
　基地局６は、定期的に、報知信号を送信する。報知信号は、セル内のすべての端末装置により受信される。図１に示す例では、端末装置１～３、５は、それぞれ報知信号を受信する。報知信号を受信した端末装置は、自分が基地局６のセル内に在圏していると判断することができる。また、報知信号を受信した端末装置は、基地局６へ応答信号を送信してもよい。この場合、基地局６は、セル内に在圏している端末装置を管理できる。
　端末装置１～５は、それぞれセルラ通信およびＤ２Ｄ通信をサポートする。すなわち、端末装置１～５は、それぞれ、基地局１を介して他の端末装置へデータを送信することができ、基地局１を介して他の端末装置からデータを受信することができる。また、端末装置１～５は、それぞれ基地局１を介することなく、Ｄ２Ｄリンクを介して他の端末装置と直接的に通信を行うことができる。セルラ通信またはＤ２Ｄ通信で伝送されるデータは、特に限定されるものではなく、音声データ、画像データ、動画像データ、テキストデータなどを含む。なお、以下の記載では、Ｄ２Ｄ通信をサポートする端末装置を「ＤＵＥ」と呼ぶことがある。
　各端末装置は、例えば定期的に、Ｄ２Ｄ通信のディスカバリ信号をブロードキャストする。ディスカバリ信号は、ディスカバリ信号を生成した端末装置の存在を他の端末装置へ通知するために使用される。したがって、ディスカバリ信号は、ディスカバリ信号の送信元端末装置の識別情報を含むメッセージを伝送する。例えば、ＤＵＥ４から送信されるディスカバリ信号は「送信元ＩＤ：ＤＵＥ４」を含むメッセージを伝送する。なお、ディスカバリシーケンスは、例えば、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）、及び／又はＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）／ＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）に基づく。また、ディスカバリ信号のメッセージは、例えば、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）を利用して伝送される。
　ＤＵＥ４から送信されるディスカバリ信号は、ＤＵＥ４の近傍に位置している端末装置により受信される。この例では、ＤＵＥ１～３がそれぞれＤＵＥ４から送信されるディスカバリ信号を受信する。この場合、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１～３からそれぞれ送信されるディスカバリ信号を受信することができる。
　上記構成の無線通信システムにおいて、ＤＵＥ４がセルラ通信を行うときは、例えば、基地局を検出するためにセルサーチを実行する。ところが、図１に示す例では、ＤＵＥ４は、基地局６のセル内に在圏していないので、基地局を検出できない。この場合、ＤＵＥ４は、以下の手順により、Ｄ２Ｄ通信を利用して基地局６にアクセスする。
　ＤＵＥ４は、予め決められた送信電力で中継局ディスカバリ信号をブロードキャストする。中継局ディスカバリ信号の送信電力は、図２（ａ）の例に示すように送信電力情報がディスカバリメッセージに含まれる場合、端末装置ごとに異なっていてもよい。中継局ディスカバリ信号は、通常のディスカバリ信号と同様に、その中継局ディスカバリ信号の送信元端末装置の識別情報を含むメッセージを伝送する。ただし、中継局ディスカバリ信号により伝送されるディスカバリメッセージは、例えば、図２（ａ）に示すように、送信元ＩＤ、送信電力情報、データ種別情報を含む。送信元ＩＤは、中継局ディスカバリ信号の送信元を識別する。送信電力情報は、中継局ディスカバリ信号の送信電力を表す。データ種別情報は、Ｄ２Ｄリンクが確立された後にＤ２Ｄ通信で伝送するデータの種別を表す。例えば、データ種別は、緊急通信であるか非緊急通信であるかを表すようにしてもよい。緊急通信は、例えば、警察または消防を呼び出す呼を含む。なお、データ種別は、端末装置のユーザにより指定される。また、ディスカバリメッセージは、宛先ＩＤを含んでいてもよい。宛先ＩＤは、データの宛先の装置を識別する。
　この例では、ＤＵＥ４から送信される中継局ディスカバリ信号は、ＤＵＥ１～３により受信される。そうすると、ＤＵＥ１～３は、それぞれ優先値を計算する。優先値は、後で詳しく説明するが、中継局として動作することについての優先度を表す。なお、ＤＵＥ１～３は、受信したディスカバリメッセージに含まれるデータ種別情報が予め指定された種別（例えば、緊急通信）を表している場合にのみ、優先値を計算するようにしてもよい。
　ＤＵＥ１～３は、それぞれ計算した優先値をＤＵＥ４へ送信する。このとき、ＤＵＥ１～３は、図２（ｂ）に示す応答メッセージを利用して、計算した優先値をＤＵＥ４へ送信する。
　ここで、ＤＵＥ４から送信される中継局ディスカバリ信号が多数の端末装置により受信されるときは、多数の端末装置からＤＵＥ４へ優先値が通知される。この場合、優先値を伝送する手順によってＤ２Ｄ通信のためのリソースが輻輳するおそれがある。そこで、中継局ディスカバリ信号を受信した端末装置（図１では、ＤＵＥ１～３）は、計算した優先値が予め指定されている閾値よりも高いときにのみ、その優先値をＤＵＥ４へ送信する。この方法によれば、閾値を適切に設定することにより、好ましい数の端末装置のみが優先値を送信することになる。
　ＤＵＥ４は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、中継局として動作する中継局ＤＵＥを決定する。このとき、ＤＵＥ４は、最も高い優先値を生成した端末装置を中継局ＤＵＥとして選択する。図１に示す例では、ＤＵＥ１～３の中からＤＵＥ１が選択されている。この場合、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間にＤ２Ｄリンクが確立される。また、ＤＵＥ１は、ＤＵＥ４からＤ２Ｄリンクを介して受信するデータを基地局６へ転送するように設定される。すなわち、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間ではＤ２Ｄ通信が行われ、ＤＵＥ１と基地局６との間ではセルラ通信が行われる。
　優先値は、下記のパラメータのうちの少なくとも１つに基づいて計算される。
（１）送信元側のＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）
（２）宛先側のＲＳＲＰ
（３）バッテリ残量
（４）隣接ＤＵＥ数
（５）干渉
　送信元側のＲＳＲＰは、中継局ディスカバリ信号の送信元から送信される信号の受信電力を表す。ここで、中継局ディスカバリ信号の送信電力は、上述したように、予め決められている。或いは、中継局ディスカバリ信号の送信電力は、図２（ａ）に示すように、中継局ディスカバリ信号を用いて通知される。よって、中継局ディスカバリ信号は、ＲＳＲＰの測定において、参照信号として使用される。図１に示す例では、ＤＵＥ１～３は、それぞれＤＵＥ４から送信される中継局ディスカバリ信号の受信電力を測定する。
　宛先側のＲＳＲＰは、宛先装置から送信される信号の受信電力を表す。「宛先」は、例えば、基地局６である。この場合、各端末装置は、例えば、基地局６から送信される報知信号の受信電力を測定する。ここで、報知信号の送信電力が予め決まっている或いは既知であるときは、ＲＳＲＰの測定において、報知信号は参照信号として使用される。図１に示す例では、ＤＵＥ１～３は、それぞれ基地局６から送信される報知信号の受信電力を測定する。
　バッテリ残量は、端末装置に内蔵されるバッテリの残量を表す。図１に示す例では、ＤＵＥ１～３は、それぞれ自装置のバッテリの残量をモニタする。
　隣接ＤＵＥ数は、１ホップでアクセス可能なＤＵＥの個数を表す。ここで、各ＤＵＥがそれぞれ定期的にディスカバリ信号をブロードキャストする場合、各ＤＵＥは、それぞれ隣接するＤＵＥを検出できる。そして、検出されるディスカバリ信号の送信元の個数が、隣接ＤＵＥ数に相当する。例えば、図１に示す例において、ＤＵＥ１～ＤＵＥ４がそれぞれディスカバリ信号をブロードキャストするものとする。そして、ＤＵＥ１は、ＤＵＥ２～４からそれぞれディスカバリ信号を受信するものとする。この場合、ＤＵＥ１の「隣接ＤＵＥ数」は３である。尚、ＤＵＥはＤ２Ｄ通信をサポートする無線通信ノードなので、「隣接ＤＵＥ数」を「隣接するＤ２Ｄノードの数」と呼ぶことがある。
　干渉は、特に限定されるものではないが、この例では、目的信号の受信電力および予測干渉電力に基づいて（あるいは、目的信号の受信電力と予測干渉電力との比に基づいて）計算される。一例として、図１において、ＤＵＥ１がＤＵＥ４から目的信号を受信するものとする。この場合、ＤＵＥ１は、まず、下式でＤＵＥ４とＤＵＥ１との間のパス損失ＰＬ(4,1)を計算する。
ＰＬ(4,1)＝Ｐ0－Ｐr(d)
Ｐ0は、中継局ディスカバリ信号の送信電力を表す。なお、中継局ディスカバリ信号の送信電力は、図２（ａ）に示すように、中継局ディスカバリメッセージにより通知される。また、Ｐr(d)は、ＤＵＥ１における中継局ディスカバリ信号の受信電力である。さらに、ＤＵＥ１は、予め、隣接ＤＵＥとの間のパス損失を測定してあるものとする。図１に示す例では、ＤＵＥ１は、予め、ＤＵＥ２とＤＵＥ１との間のパス損失ＰＬ(2,1)、およびＤＵＥ３とＤＵＥ１との間のパス損失ＰＬ(3,1)を測定してある。なお、各ＤＵＥは、例えば、定期的にブロードキャストされるディスカバリ信号を利用して、隣接ＤＵＥとの間のパス損失を測定または推定できるものとする。
　ここで、パス損失ＰＬ(4,1)が小さいときは、ＤＵＥ１において目的信号の受信電力は大きい。この場合、目的信号に対する干渉は小さくなりやすい。パス損失ＰＬ(4,1)が大きいときは、ＤＵＥ１において目的信号の受信電力は小さい。この場合、目的信号に対する干渉は大きくなりやすい。隣接ＤＵＥとの間のパス損失（ＰＬ(2,1)、ＰＬ(3,1)）が小さいときは、ＤＵＥ１において予測干渉電力は大きい。この場合、目的信号に対する干渉は大きくなりやすい。隣接ＤＵＥとの間のパス損失が大きいときは、ＤＵＥ１において予測干渉電力は小さい。この場合、目的信号に対する干渉は小さくなりやすい。よって、ＤＵＥ１は、例えば、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間のパス損失ＰＬと、隣接ＤＵＥとの間のパス損失との比に基づいて、干渉を計算することができる。このとき、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間のパス損失ＰＬと、各隣接ＤＵＥとの間のパス損失の最小値との比に基づいて、干渉を計算してもよい。
　各ＤＵＥは、上述のパラメータを格納するパラメータテーブルを備えるようにしてもよい。パラメータテーブルの一例を図３に示す。図３は、ＤＵＥ１に設けられるパラメータテーブルの一例を示す。図３に示す例では、隣接ＤＵＥとしてＤＵＥ２、ＤＵＥ３、ＤＵＥ４が検出されている。隣接ＤＵＥ数は、この例では３である。ただし、パラメータテーブルを利用して隣接ＤＵＥ数を計算するときに、検出されているＤＵＥ（ＤＵＥ２～４）から、中継局ディスカバリ信号の送信元（ＤＵＥ４）を除くようにしてもよい。パス損失は、上述したように、干渉を計算するために使用される。なお、パラメータテーブルは、例えば、定期的に更新される。
　端末装置は、上述したように、中継局ディスカバリ信号を受信すると、優先値を計算する。優先値は、例えば、下式で計算される。
優先値＝w1*RSRP(S) + w2*RSRP(D) + w3*BTT － w4*NUM_DUE － w5*INTER
ｗ１～ｗ５は、それぞれ重みを表す。ｗ１～ｗ５は、ゼロまたは正の値である。ＲＳＲＰ（Ｓ）は、送信元端末装置から受信する参照信号の受信電力を表す。ＲＳＲＰ（Ｄ）は、宛先装置から受信する参照信号の受信電力を表す。ＢＴＴは、バッテリ残量を表す。ＮＵＭ＿ＤＵＥは、隣接ＤＵＥ数を表す。ＩＮＴＥＲは、干渉を表す。
　重みｗ１～ｗ５は、ネットワークポリシに基づいて決定される。例えば、通信品質が重要視されるときは、ｗ１、ｗ２、ｗ５を大きくする。また、特定の端末装置に負荷が集中することを緩和するためには、ｗ４を大きくしてもよい。
　優先値は、上述したパラメータのうちの少なくとも１つに基づいて計算される。したがって、例えば、ＲＳＲＰのみに基づいて優先値を計算するときは、ｗ１～ｗ２はそれぞれ１であり、ｗ３～ｗ５はそれぞれゼロである。
　中継局ディスカバリ信号を受信した各端末装置は、計算した優先値と予め決められている閾値とを比較する。そして、優先値が閾値よりも高いときは、端末装置は、送信元端末装置へ優先値を通知する。送信元端末装置は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、中継局として動作する中継局ＤＵＥを決定する。このとき、ＤＵＥ４は、最も高い優先値を生成した端末装置を、中継局として動作する中継局ＤＵＥとして選択する。
　閾値は、例えば、予めシミュレーションまたは測定に基づいて決定される。ここで、閾値は、ＤＵＥが中継局として動作できるか否かを判定するために使用される。例えば、閾値が高いときは、中継局として高いパフォーマンスを提供できるＤＵＥのみが、優先値を送信元端末装置へ送信する。この場合、中継局として高いパフォーマンスを提供できる１または複数のＤＵＥの中から、中継局として動作するＤＵＥが選択される。よって、品質の良好な通信が提供される。ただし、閾値が高すぎると、中継局として動作するＤＵＥの候補が見つからないおそれがある。反対に、閾値が低すぎると、多数のＤＵＥから送信元端末装置へ優先値が通知されるおそれがある。この場合、優先値を伝送する手順によってＤ２Ｄ通信が輻輳するおそれがある。そこで、閾値は、送信元端末装置が受信する優先値の数が所定数（例えば、５）に近づくように決定される。
　なお、ＤＵＥが存在する密度が高い地域においては、ＤＵＥが存在する密度が低い地域と比較して、閾値を高くしてもよい。この場合、基地局から各ＤＵＥに動的に閾値が設定されるようにしてもよい。
　図４は、端末装置の一例を示す。端末装置１０は、図１に示す例では、ＤＵＥ１～４に相当する。また、端末装置１０は、セルラ通信およびＤ２Ｄ通信をサポートする。なお、端末装置１０は、図４に示していない他の機能を有していてもよい。
　端末装置１０は、図４に示すように、セルラ通信をサポートするために、トラヒック処理部１１、チャネルエンコーダ１２、ＩＦＦＴ回路１３、ＣＰ付加部１４、ＲＦ送信器１５、ＲＦ受信器１６、チャネル復調器１７、ＲＳＲＰ計算機１８を有する。
　トラヒック処理部１１は、セルラ通信で送信するトラヒックを生成する。チャネルエンコーダ１２は、トラヒック処理部１１から出力されるトラヒックを符号化する。ＩＦＦＴ回路１３は、チャネルエンコーダ１２の出力信号に対して逆高速フーリエ変換を実行して時間領域信号を生成する。ＣＰ付加部１４は、ＩＦＦＴ回路１３から出力される時間領域信号にサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）を付加する。そして、ＲＦ送信器１５は、アンテナを介してセルラ信号を送信する。セルラ信号は、基地局により受信される。
　ＲＦ受信器１６は、基地局から送信されるセルラ信号を受信する。そして、チャネル復調器１７は、受信セルラ信号を復調する。なお、受信セルラ信号がＤ２Ｄリソース割当て指示を含むときは、チャネル復調器１７は、受信セルラ信号からＤ２Ｄリソース割当指示を抽出して後述するＤ２Ｄスケジューラ２１に渡す。ＲＳＲＰ計算機１８は、基地局から送信される参照信号（例えば、報知信号）の受信電力を計算する。なお、ＲＳＲＰ計算機１８により得られる受信電力は、優先値を計算するときに宛先側ＲＳＲＰとして使用されることがある。
　端末装置１０は、Ｄ２Ｄ通信をサポートするために、Ｄ２Ｄスケジューラ２１、Ｄ２Ｄデータ生成器２２、ディスカバリ信号生成器２３、ＲＦ送信器２４、ＲＦ受信器２５、データ信号復調器２６、ディスカバリ信号検出器２７、ＲＳＲＰ計算機２８、干渉計算機２９、優先値計算機３０、閾値判定部３１、選択部３２を有する。
　Ｄ２Ｄスケジューラ２１は、無線通信システムにより提供されるリソースまたは予め用意されているリソースの中から、Ｄ２Ｄ通信のために使用するリソースを決定することができる。例えば、Ｄ２Ｄスケジューラ２１によりＤ２Ｄ通信のために使用する周波数が決定されたときは、端末装置１０は、その周波数でＤ２Ｄ通信を行う。また、Ｄ２Ｄスケジューラ２１は、基地局から受信するリソース割当指示に基づいて、端末装置１０のＤ２Ｄ通信を制御することもできる。例えば、リソース割当指示によりＤ２Ｄ通信の周波数が指定されたときは、Ｄ２Ｄスケジューラ２１は、指定された周波数でＤ２Ｄ信号が送信されるように、Ｄ２Ｄデータ生成器２２及び／又はＲＦ送信器２４を制御する。加えて、Ｄ２Ｄスケジューラ２１は、指定された周波数でＤ２Ｄ信号を受信するように、ＲＦ受信器２５及び／又はデータ信号復調器２６を制御してもよい。
　Ｄ２Ｄデータ生成器２２は、Ｄ２Ｄスケジューラ２１による制御に従って、Ｄ２Ｄ通信の送信データを生成する。また、Ｄ２Ｄデータ生成器２２は、優先値計算機３０により得られた優先値を含む応答メッセージを生成することもできる。ディスカバリ信号生成器２３は、ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号を生成する。ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号は、自装置の識別情報を伝送する。また、ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号は、例えば、ＰＵＳＣＨを利用して送信される。ＲＦ送信器２４は、アンテナを介してＤ２Ｄ信号（Ｄ２Ｄデータ信号、ディスカバリ信号、中継局ディスカバリ信号を含む）を送信する。
　ＲＦ受信器２５は、他の端末装置から送信されるＤ２Ｄ信号（Ｄ２Ｄデータ信号、ディスカバリ信号、中継局ディスカバリ信号を含む）を受信する。データ信号復調器２６は、受信したＤ２Ｄデータ信号を復調してＤ２Ｄデータを再生する。
　ディスカバリ信号検出器２７は、他の端末装置から送信されるＤ２Ｄ信号からディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号を検出する。このとき、ディスカバリ信号検出器２７は、ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号の送信元の端末装置の識別情報を取得する。また、ディスカバリ信号検出器２７は、中継局ディスカバリ信号から送信電力情報およびデータ種別情報を抽出することができる。
　ＲＳＲＰ計算機２８は、他の端末装置から送信される参照信号（例えば、ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号）の受信電力を計算する。なお、ＲＳＲＰ計算機２８により得られる受信電力は、優先値を計算するために使用されることがある。干渉計算機２９は、ディスカバリ信号／中継局ディスカバリ信号の受信電力に基づいて、目的信号が受ける可能性がある干渉を計算する。この干渉は、上述したように、端末装置間のパス損失に基づいて計算される。
　優先値計算機３０は、端末装置１０が中継局ディスカバリ信号を受信したときに、上述したパラメータ（１）～（５）のうちの少なくとも１つを利用して優先値を計算する。なお、ＲＳＲＰは、ＲＳＲＰ計算機１８、２８により計算される。バッテリ残量は、不図示のバッテリをモニタすることにより得られる。隣接ＤＵＥ数は、ディスカバリ信号検出器２７によりディスカバリ信号が検出される端末装置をカウントすることにより得られる。干渉は、干渉計算機２９により計算される。
　閾値判定部３１は、優先値計算機３０により計算される優先値を送信元端末装置へ送信するか否かを判定する。すなわち、閾値判定部３１は、計算された優先値が閾値よりも高いときに、その優先値を送信元端末装置に送信すると判定し、計算された優先値が閾値以下であるときに、その優先値を送信元端末装置に送信しないと判定する。優先値を送信元端末装置に送信すると判定されたときは、優先値計算機３０により計算された優先値は、Ｄ２Ｄデータ生成器２２を利用して送信元端末へ送信される。
　選択部３２は、１または複数の他の端末装置から受信した優先値に基づいて、中継局として動作するＤＵＥ（以下、中継局ＤＵＥ）を選択する。たとえば、最も高い優先値を生成したＤＵＥが中継局ＤＵＥとして選択される。なお、端末装置１０は、中継局ＤＵＥとの間にＤ２Ｄリンクを確立する機能を備える。このとき、中継局ＤＵＥにおいては、端末装置１０からＤ２Ｄリンクを介して受信するデータを宛先装置（図１に示す例では、基地局６）へ転送するように、通信回路が設定される。
　図５は、端末装置のハードウェア構成の一例を示す。端末装置１０は、図５に示すように、プロセッサ１０ａ、メモリ１０ｂ、送受信回路１０ｃ、バッテリ１０ｄを備える。なお、端末装置１０は、他のハードウェア要素を有していてもよい。
　プロセッサ１０ａは、与えられたプログラムを実行することにより、端末装置１０の機能を実現する。例えば、図４に示すトラヒック処理部１１、チャネルエンコーダ１２、ＩＦＦＴ回路１３、ＣＰ付加部１４、チャネル復調器１７、ＲＳＲＰ計算機１８、Ｄ２Ｄスケジューラ２１、Ｄ２Ｄデータ生成器２２、ディスカバリ信号生成器２３、データ信号復調器２６、ディスカバリ信号検出器２７、ＲＳＲＰ計算機２８、干渉計算機２９、優先値計算機３０、閾値判定部３１、選択部３２の機能は、プロセッサ１０ａにより実現することができる。
　メモリ１０ｂは、プロセッサ１０ａにより実行されるプログラムを格納する。また、メモリ１０ｂは、図３に示すパラメータテーブルを格納する。なお、メモリ１０ｂは、プロセッサ１０ａの作業領域を含む。送受信回路１０ｃは、図４に示すＲＦ送信器１５、ＲＦ受信器１６、ＲＦ送信器２４、ＲＦ受信器２５に相当する。バッテリ１０ｄは、プロセッサ１０ａ、メモリ１０ｂ、送受信回路１０ｃに電力を供給する。なお、バッテリ１０ｄの残量は、定期的に、プロセッサ１０ａ（優先値計算機３０）によりモニタされる。
　図６は、基地局の一例を示す図である。基地局６は、図６に示すように、ＲＦ受信器４１、ＣＰ除去部４２、ＦＦＴ回路４３、チャネル分離器４４、データ信号復調器４５、チャネルデコーダ４６、制御信号復調器４７、チャネルデコーダ４８、Ｄ２Ｄリソーススケジューラ４９、データ信号生成器５０、ＤＵＥ選択部５１、制御信号生成器５２、ＩＦＦＴ回路５３、ＣＰ付加部５４、ＲＦ送信器５５を有する。なお、基地局６は、他の機能を有していてもよい。
　ＲＦ受信器４１は、端末装置１０から送信されるセルラ信号を受信する。ＣＰ除去部４２は、受信セルラ信号からサイクリックプレフィックスを除去する。ＦＦＴ回路４３は、受信信号に対して高速フーリエ変換を実行して周波数領域信号を生成する。チャネル分離器４４は、周波数領域において受信信号をデータ信号および制御信号に分離する。
　データ信号復調器４５は、受信したデータ信号を復調してデータを再生する。チャネルデコーダ４６は、再生データを復号する。制御信号復調器４７は、受信した制御信号を復調する。チャネルデコーダ４８は、復調された制御信号を復号して制御情報を再生する。
　Ｄ２Ｄスケジューラ４９は、チャネルデコーダ４８により再生された制御情報を利用して、Ｄ２Ｄ通信のリソース割当指示を生成する。データ信号生成器５０は、端末装置１０へ送信するデータ信号を生成する。ＤＵＥ選択部５１は、セル内に在圏する端末装置の中から中継局として動作する１または複数の端末装置の候補を指定する。そして、ＤＵＥ選択部５１は、指定した端末装置を識別する識別情報を出力する。制御信号生成器５２は、端末装置１０を制御する制御信号を生成する。なお、Ｄ２Ｄスケジューラ４９により生成されるリソース割当指示は、データ信号生成器５０または制御信号生成器５２により端末装置１０へ送信される。また、ＤＵＥ選択部５１により選択された端末装置を表す識別情報は、制御信号生成器５２により端末装置１０へ送信される。
　ＩＦＦＴ回路５３は、制御信号およびデータ信号に対して逆高速フーリエ変換を実行して時間領域信号を生成する。ＣＰ付加部５４は、ＩＦＦＴ回路５３から出力される時間領域信号にサイクリックプレフィックスを付加する。そして、ＲＦ送信器５５は、アンテナを介してセルラ信号を送信する。
　＜第１の実施形態＞
　図７は、第１の実施形態において中継局を選択するシーケンスの一例を示す。この例では、ＤＵＥ４が基地局６へアクセスするものとする。すなわち、ＤＵＥ４が送信元端末装置であり、基地局６が宛先装置である。ただし、ＤＵＥ４は、図１に示すように、基地局６のセルの外に位置しており、直接的には基地局６にアクセスできない。すなわち、ＤＵＥ４は、セルサーチを実行したときに、基地局６を検出できない。したがって、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ４と基地局６との間で中継局として動作するＤＵＥを選択する。
　ＤＵＥ４は、中継局ディスカバリ信号をブロードキャストする。この中継局ディスカバリ信号は、「送信元ＩＤ：ＤＵＥ４」「送信電力」「データ種別：緊急」を含むディスカバリメッセージを伝送する。この中継局ディスカバリ信号は、ＤＵＥ１～３によりそれぞれ受信される。また、中継局ディスカバリ信号は、UE-to-Networkの中継であることを示すために「基地局」を指定する宛先ＩＤを含んでもよい。中継局ディスカバリ信号が宛先ＩＤを含まない場合、デフォルトとして、中継局ディスカバリ信号がUE-to-Networkの中継を要求している旨を各ＤＵＥに理解させることもできる。これらの場合、中継局ディスカバリを受信した各ＤＵＥは、最寄りの基地局を宛先として認識する。
　各ＤＵＥ１～３は、ディスカバリメッセージにより通知されるデータ種別が「緊急」であることを検出すると、優先値を計算する処理を開始する。優先値は、上述したように、送信元側ＲＳＲＰ、宛先側ＲＳＲＰ、バッテリ残量、隣接ＤＵＥ数、干渉のうちの少なくとも１つを利用して計算される。ただし、優先値は、少なくとも送信元側ＲＳＲＰおよび宛先側ＲＳＲＰを利用して計算されることが好ましい。
　各ＤＵＥ１～３は、計算した優先値と予め決められている閾値とを比較する。そして、計算した優先値が閾値よりも高いときは、ＤＵＥは、その優先値をＤＵＥ４へ送信する。図７に示す例では、ＤＵＥ１、２において優先値が閾値よりも高く、ＤＵＥ３において優先値が閾値よりも低い。よって、ＤＵＥ１、２は、それぞれ自装置で計算した優先値をＤＵＥ４へ送信する。すなわち、ＤＵＥ１からＤＵＥ４へ優先値１が通知され、ＤＵＥ２からＤＵＥ４へ優先値２が通知される。
　ＤＵＥ４は、１または複数のＤＵＥから受信する優先値に基づいて、中継局として動作するＤＵＥを選択する。この例では、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１から優先値１を受信し、ＤＵＥ２から優先値２を受信する。ここで、優先値１は、優先値２よりも高いものとする。この場合、ＤＵＥ４は、中継局ＤＵＥとしてＤＵＥ１を選択する。
　ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１との間にＤ２Ｄリンクを確立する。このとき、ＤＵＥ１は、ＤＵＥ４からＤ２Ｄリンクを介して受信するデータを基地局６へ転送するように、通信回路が設定される。この結果、ＤＵＥ４から基地局６へ送信されるデータは、ＤＵＥ１により中継されて基地局６へ伝送される。このとき、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間はＤ２Ｄリンクを介してＤ２Ｄ通信が行われ、ＤＵＥ１と基地局６との間はセルラ通信が行われる。
　このように、第１の実施形態によれば、端末装置が宛先装置と直接的に通信できないときには、複数のＤＵＥの中から中継局として動作する中継局ＤＵＥが選択される。このとき、中継局ＤＵＥは、各ＤＵＥの通信環境および動作状態を考慮して選択されるので、端末装置と宛先装置との間の通信の品質は良好である。また、中継局ＤＵＥは、各ＤＵＥにおいて生成される優先値に基づいて選択される。このとき、所定の閾値よりも高い優先値のみが、ＤＵＥから端末装置へ送信される。したがって、優先値の通知のためのトラヒックが抑制される。
　図８は、中継局を選択する端末装置の処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、図１または図７に示すＤＵＥ４において実行される。また、このフローチャートの処理は、中継局を選択する端末装置のプロセッサ１０ａにより実行される。さらに、このフローチャートの処理は、例えば、端末装置がセルサーチにおいて基地局を検出できなかったときに実行される。
　Ｓ１において、端末装置は、中継局ディスカバリ信号をブロードキャストする。Ｓ２～Ｓ３において、端末装置は、中継局ディスカバリ信号に対応する応答メッセージを待ち受ける。そして、１または複数のＤＵＥから応答メッセージを受信したときは、端末装置の処理はＳ４へ進む。一方、中継局ディスカバリ信号が送信されたときから所定時間内に端末装置が応答メッセージを受信できなかったときは、端末装置は孤立していると判定される。この場合、端末装置の処理は終了する。
　Ｓ４において、端末装置は、受信した応答メッセージから優先値を取得する。即ち、端末装置は、各ＤＵＥにおいて生成された優先値を取得する。Ｓ５において、端末装置は、取得した優先値に基づいて中継局ＤＵＥを選択する。そして、端末装置は、中継局ＤＵＥに対して中継局として動作することを指示するメッセージを送信し、中継局ＤＵＥとの間にＤ２Ｄリンクを確立する。
　図９は、中継局として選択され得るＤＵＥの処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、図１または図７に示すＤＵＥ１～３により実行される。また、このフローチャートの処理は、ＤＵＥのプロセッサ１０ａにより実行される。
　Ｓ１１において、ＤＵＥは、送信元端末装置から中継局ディスカバリ信号を受信する。Ｓ１２において、ＤＵＥは、ディスカバリメッセージ中のデータ種別を参照して、中継局ディスカバリ信号に対して応答するか否かを判定する。例えば、データ種別が「緊急」であれば、ＤＵＥは、中継局ディスカバリ信号に対して応答すると判定する。
　Ｓ１３において、ＤＵＥは、中継局ディスカバリ信号の受信電力を計算する。この受信電力は、送信元側ＲＳＲＰとしてパラメータテーブルに格納される。Ｓ１４において、ＤＵＥは、他の選択パラメータ（宛先側ＲＳＲＰ、バッテリ残量、隣接ＤＵＥ数、干渉等）を取得する。選択パラメータは、例えば、予め測定されて図３に示すパラメータテーブルに格納されている。ただし、ＤＵＥは、中継局ディスカバリ信号を受信したときに、各選択パラメータを測定してもよい。
　Ｓ１５において、ＤＵＥは、選択パラメータ（送信元側ＲＳＲＰを含む）に基づいて優先値を計算する。Ｓ１６において、ＤＵＥは、Ｓ１５で得られた優先値と閾値とを比較する。そして、優先値が閾値よりも高いときは、ＤＵＥは、Ｓ１７において、その優先値を含む応答メッセージを生成して送信元端末装置へ送信する。一方、優先値が閾値以下であれば、ＤＵＥは、中継局ディスカバリ信号に応答しない。
　なお、上述の実施例では、宛先装置は基地局装置であるが、本発明はこの形態に限定されるものではない。すなわち、宛先装置は、端末装置（ここでは、ＤＵＥ）であってもよい。例えば、図１において、ＤＵＥ４はＤＵＥ５にアクセスしたいが、ＤＵＥ４から送信される無線信号はＤＵＥ５には届かないものとする。第１の実施形態によれば、このようなケースにおいても、ＤＵＥ１～３の中から中継局として動作するＤＵＥが選択される。
　ただし、宛先装置がＤＵＥであるときは、送信元端末装置は、中継局ディスカバリ信号を利用して宛先ＩＤを含むディスカバリメッセージをブロードキャストしてもよい。この場合、中継局ディスカバリ信号を受信したＤＵＥは、宛先装置を特定できるので、宛先側ＲＳＲＰなどを取得できる。すなわち、中継局ディスカバリ信号を受信したＤＵＥは、宛先が基地局である場合と同様の方法で、優先値を計算することができる。したがって、第１の実施形態によれば、宛先装置がＤＵＥであっても、中継局として動作することが好ましいＤＵＥが選択され、その選択されたＤＵＥによって中継動作が提供される。
　中継局として動作し得る端末装置は、グループ化されていてもよい。図１０に示す例では、ＤＵＥ７ａ、７ｅは第１グループに属し、ＤＵＥ７ｂ、７ｄは第２グループに属し、ＤＵＥ７ｃ、７ｆは第３グループに属している。第１グループに属するＤＵＥ７ａ、７ｅは、第１グループに対応するデータ種別（例えば、警察への通報）を指定する中継局ディスカバリ信号を受信したときのみ、優先値を計算して送信元端末装置（ＤＵＥ４）へ送信する。また、第２グループに属するＤＵＥ７ｂ、７ｄは、第２グループに対応するデータ種別（例えば、消防への通報）を指定する中継局ディスカバリ信号を受信したときのみ、優先値を計算して送信元端末装置（ＤＵＥ４）へ送信する。この場合、優先値を送信するか否かを判定するための閾値は、グループ毎に異なっていてもよい。
　上述の実施例では、各ＤＵＥで計算された優先値に基づいて送信元端末装置が中継局ＤＵＥを選択するが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、各ＤＵＥで計算された優先値に基づいて基地局が中継局ＤＵＥを選択してもよい。
　図１１は、基地局が中継局を選択するシーケンスの一例を示す。なお、送信元端末装置が中継局ディスカバリ信号をブロードキャストする手順、中継局ディスカバリ信号を受信したＤＵＥが優先値を計算する手順は、図７および図１１において実質的に同じである。
　図１１に示す例では、ＤＵＥ１およびＤＵＥ２は、それぞれ優先値１および優先値２を基地局６へ送信する。基地局６は、受信した優先値に基づいて、中継局として動作するＤＵＥを選択する。この例では、ＤＵＥ１が中継局ＤＵＥとして選択される。そうすると、基地局６は、ＤＵＥ１が中継局ＤＵＥとして選択されたことを表すメッセージをＤＵＥ１へ送信し、ＤＵＥ１は、このメッセージを送信元端末装置（ここでは、ＤＵＥ４）へ転送する。この後、図７に示す例と同様に、ＤＵＥ１は、ＤＵＥ４と基地局６との間の通信を中継する。
　＜第２の実施形態＞
　第１の実施形態では、送信元端末装置が中継局ディスカバリ信号をブロードキャストすることにより、中継局として動作するＤＵＥを選択する手順が開始される。第２の実施形態では、中継局として動作することを希望するＤＵＥが、送信元ディスカバリ信号をブロードキャストする。中継局として動作することを希望するか否かは、例えば、ＤＵＥのユーザにより指定される。また、基地局から指定されたＤＵＥが、送信元ディスカバリ信号をブロードキャストしてもよい。送信元ディスカバリ信号は、例えば、定期的にブロードキャストされる。
　送信元ディスカバリ信号は、図２（ｃ）に示すように、「送信元ＩＤ」「選択パラメータ」を含む。送信元ＩＤは、送信元ディスカバリ信号の送信元を識別する。選択パラメータは、宛先側ＲＳＲＰ、バッテリ残量、隣接ＤＵＥ数を含む。この実施例では、宛先装置は、図１に示す基地局６である。この場合、宛先側ＲＳＲＰは、基地局６から送信される参照信号（例えば、報知信号）の受信電力を表す。また、バッテリ残量および隣接ＤＵＥ数は、第１の実施形態および第２の実施形態において同じである。なお、送信元ディスカバリ信号の送信電力は、予め決められていることが好ましい。例えば、送信元ディスカバリ信号の送信電力は、通常のディスカバリ信号または上述した中継局ディスカバリ信号と同じであってもよい。
　送信元端末装置は、基地局６を介して他の端末装置と通信を行うときは、セルサーチを実行する。そして、セルサーチが失敗したときは、送信元端末装置は、１または複数のＤＵＥから受信する送信元ディスカバリ信号を利用して、中継局として動作するＤＵＥを選択する。このとき、送信元端末装置は、送信元ディスカバリ信号の受信電力および送信元ディスカバリ信号により伝送される選択パラメータに基づいて、対応する優先値を計算する。そして、送信元端末装置は、１または複数のＤＵＥについて計算した優先値に基づいて、中継局として動作するＤＵＥを選択する。
　図１２は、第２の実施形態において中継局を選択するシーケンスの一例を示す。この例では、図７に示すシーケンスと同様に、ＤＵＥ４が基地局６へアクセスするものとする。すなわち、ＤＵＥ４が送信元端末装置であり、基地局６が宛先装置である。また、ＤＵＥ４は、セルサーチを実行したときに、基地局６を検出できないものとする。
　ＤＵＥ１～４のうち、ＤＵＥ１～２は、定期的に、送信元ディスカバリ信号をブロードキャストする。すなわち、ＤＵＥ１～２は、ユーザにより、中継局として選択され得る状態に設定されている。或いは、ＤＵＥ１～２は、基地局６により、中継局として選択され得るＤＵＥとして指定されている。
　送信元ディスカバリ信号は、図２（ｃ）に示すように、選択パラメータを含むディスカバリメッセージを伝送する。選択パラメータは、上述したように、宛先側ＲＳＲＰ、バッテリ残量、隣接ＤＵＥ数を含む。例えば、ＤＵＥ１により収集される選択パラメータは、基地局６から送信される報知信号の受信電力、ＤＵＥ１のバッテリ残量、ＤＵＥ１に隣接するＤ２Ｄノードの数を含む。なお、各ＤＵＥの選択パラメータは、上述したように、図３に示すパラメータテーブルに格納されているものとする。
　ＤＵＥ４は、他のＤＵＥによりブロードキャストされる送信元ディスカバリ信号を待ち受ける。この例では、ＤＵＥ４は、選択パラメータ１を含む送信元ディスカバリ信号１をＤＵＥ１から受信し、選択パラメータ２を含む送信元ディスカバリ信号１をＤＵＥ２から受信する。そうすると、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１～２についてそれぞれ優先値を計算する。
　具体的には、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１から送信される送信元ディスカバリ信号１の受信電力を計算する。ここで、ＤＵＥ１からＤＵＥ４へ向かうパスの損失およびＤＵＥ４からＤＵＥ１へ向かうパスの損失は、ほぼ同じである。よって、ＤＵＥ４における送信元ディスカバリ信号１の受信電力は、ＤＵＥ４からＤＵＥ１へ参照信号が送信されたときのＤＵＥ１におけるＲＳＲＰに相当する。すなわち、ＤＵＥ４における送信元ディスカバリ信号１の受信電力は、ＤＵＥ４からＤＵＥ１を経由して基地局６へデータが転送されるときの、ＤＵＥ１における送信側ＲＳＲＰに相当する。
　ＤＵＥ４は、ＤＵＥ１から送信される送信元ディスカバリ信号１の受信電力（即ち、送信元側ＲＳＲＰ）、およびＤＵＥ１から受信する選択パラメータ１に含まれる宛先側ＲＳＲＰ、バッテリ残量、隣接ＤＵＥ数を利用して、ＤＵＥ１の優先値を計算する。同様に、ＤＵＥ４は、ＤＵＥ２から送信される送信元ディスカバリ信号２の受信電力および選択パラメータ２を利用してＤＵＥ２の優先値を計算する。
　優先値に基づいて中継局として動作するＤＵＥを選択する方法、および選択されたＤＵＥを利用してリンクを確立する方法は、第１および第２の実施形態において実質的に同じである。したがって、図７に示す例と同様に、図１２に示すシーケンスでも、ＤＵＥ４とＤＵＥ１との間にＤ２Ｄリンクが確立される。また、ＤＵＥ１は、ＤＵＥ４からＤ２Ｄリンクを介して受信するデータを基地局６へ転送するように、通信回路が設定される。この結果、ＤＵＥ４から基地局６へ送信されるデータは、ＤＵＥ１により中継されて基地局６へ伝送される。

Claims (12)

  1. 　宛先装置と、
    　Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、
    　Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置と、を有し、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置へディスカバリ信号を送信し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記送信元装置から送信されるディスカバリ信号の受信電力、前記宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて優先値を計算し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値を前記送信元装置へ送信し、
    　前記送信元装置は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値が閾値よりも高いときに、前記優先値を前記送信元装置へ送信する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記ディスカバリ信号は、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータの種別を表すデータ種別情報を伝送し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記データ種別情報に基づいて、前記優先値を計算するか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 　前記送信元装置は、選択された端末装置へＤ２Ｄ通信でデータを送信し、
    　選択された端末装置は、前記送信元装置から受信したデータを前記宛先装置へ転送する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  5. 　前記宛先装置は、セルラ通信を提供する基地局であり、
    　前記送信元装置は、セルサーチにおいて前記宛先装置を検出できなかったときに、前記複数の端末装置へディスカバリ信号を送信して前記複数の端末装置の中から前記データを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 　宛先装置と、Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置と、を含む無線通信システムにおいて使用される無線通信方法であって、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置へディスカバリ信号を送信し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記送信元装置から送信されるディスカバリ信号の受信電力、前記宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて優先値を計算し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値を前記送信元装置へ送信し、
    　前記送信元装置は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする無線通信方法。
  7. 　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値が閾値よりも高いときに、前記優先値を前記送信元装置へ送信する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
  8. 　宛先装置と、Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、を含む無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、
    　前記送信元装置からブロードキャストされるディスカバリ信号の受信電力、前記宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択するための指標として使用される優先値を計算する優先値計算部と、
    　前記優先値を前記送信元装置へ送信する送信部と、
    　を有する無線通信装置。
  9. 　前記優先値計算部により計算された優先値と閾値とを比較する閾値判定部をさらに備え、
    　前記送信部は、前記優先値が前記閾値よりも高いときに、前記優先値を前記送信元装置へ送信する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
  10. 　Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートする送信元装置と、
    　Ｄ２Ｄ通信およびセルラ通信をサポートする複数の端末装置と、
    　セルラ通信をサポートする基地局と、を有し、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置へディスカバリ信号を送信し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記送信元装置から送信されるディスカバリ信号の受信電力、前記基地局から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数、自装置に隣接するＤ２Ｄノードから受ける干渉のうちの少なくとも１つに基づいて優先値を計算し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記優先値が閾値よりも高いときに、前記優先値を前記基地局へ送信し、
    　前記基地局は、１または複数の端末装置から受信する優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記基地局へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  11. 　宛先装置と、
    　Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、
    　Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置と、を有し、
    　前記複数の端末装置は、それぞれ、前記宛先装置から送信される参照信号の受信電力、自装置のバッテリ残量、自装置に隣接するＤ２Ｄノードの数のうちの少なくとも１つを含むパラメータ情報をディスカバリ信号を利用して前記送信元装置へ送信し、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置から送信される前記ディスカバリ信号の受信電力および端末装置から受信する前記パラメータ情報に基づいて優先値を計算し、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置のそれぞれについて計算された優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  12. 　宛先装置と、Ｄ２Ｄ（device to device）通信をサポートし、前記宛先装置へデータを送信する送信元装置と、Ｄ２Ｄ通信をサポートする複数の端末装置と、を含む無線通信システムにおいて使用される無線通信方法であって、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置から送信される前記ディスカバリ信号の受信電力および端末装置から受信する前記パラメータ情報に基づいて優先値を計算し、
    　前記送信元装置は、前記複数の端末装置のそれぞれについて計算された優先値に基づいて、前記複数の端末装置の中から、前記送信元装置から前記宛先装置へ送信されるデータを中継する端末装置を選択する
    　ことを特徴とする無線通信方法。
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