(57)【要約】      （修正有）【課題】サービスエリアが重複するマクロセルとフェムトセル間で干渉を軽減できる周波数帯分割配置を提供する。【解決手段】無線ネットワークにおいて周波数が配分され、該ネットワークは、１組のマクロセル１５１と１組のフェムトセル１４１とを備え、各該マクロセルは基地局（ＢＳ）１５０を備え、各該フェムトセルはフェムトセル基地局１４２を備える。ネットワークに対し周波数スペクトルが割り当てられる。周波数スペクトルが複数の周波数帯域に分割される。１組のＢＳに対し、１組のマクロセル内のユーザ機器（ＵＥ）と通信するための周波数帯域、及び周波数のガード帯域が配分される。該ガード帯域内において、ＵＥとマクロセルＢＳとの間でデータが一切送信されない。１組のフェムトセル基地局に対し、１組のフェムトセル内でＵＥと通信するためのガード帯域が割り当てられる。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいて周波数を配分する方法であって、前記無線ネットワークは１組のマクロセル及び１組のフェムトセルを備え、各マクロセルは基地局を備え、各フェムトセルはフェムトセル基地局を備え、この方法のステップはプロセッサによって実行され、
前記無線ネットワークに対し周波数スペクトルを割り当てるステップと、
前記周波数スペクトルを複数の周波数帯域に分割するステップと、
１組の基地局に対し、前記１組のマクロセル内のユーザ機器と通信するための周波数帯域と、前記ユーザ機器と前記マクロセルの基地局との間でデータが一切送信されない、周波数のガード帯域とを配分するステップと、
１組のフェムトセル基地局に対し、前記１組のフェムトセル内で前記ユーザ機器と通信するための前記ガード帯域を割り当てるステップと
を含む、無線ネットワークにおいて周波数を配分する方法。
【請求項２】
前記無線ネットワークは、直行周波数分割多重を使用する
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記無線ネットワークは、直行周波数分割多元接続を使用する
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガード帯域は、送信マスクにおいてヌル副搬送波の周波数を含む
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記１組のフェムトセル基地局のための中心周波数は、前記ガード帯域の中央にある
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記フェムトセル基地局の副搬送波毎の最大送信電力を、前記基地局の送信電力マスクによって与えられる値に設定するステップをさらに含む
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記フェムトセルは、前記ガード帯域内の副搬送波上でしかデータを送信しない
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記フェムトセルは、前記ガード帯域内及び前記ガード帯域の外側の副搬送波上でデータを送信する
請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ユーザ機器は、前記マクロセル及び前記フェムトセルによって使用される中心周波数にわたって探索する
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
隣接するフェムトセルは、異なるガード帯域において動作する
請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記基地局は、前記周波数帯域の中心周波数近くで制御情報を送信する
請求項１記載の方法。
【請求項１２】
無線ネットワークであって、前記無線ネットワークは１組のマクロセル及び１組のフェムトセルを備え、各マクロセルは基地局を備え、各フェムトセルはフェムトセル基地局を備え、
前記無線ネットワークに対し周波数スペクトルを割り当てる手段と、
前記周波数スペクトルを複数の周波数帯域に分割する手段と、
１組の基地局に対し、前記１組のマクロセル内のユーザ機器と通信するための周波数帯域と、前記ユーザ機器と前記マクロセル基地局との間でデータが一切送信されない、周波数のガード帯域を配分する手段と、
１組のフェムトセル基地局に対し、前記１組のフェムトセル内で前記ユーザ機器と通信するための前記ガード帯域を割り当てる手段と
を備える無線ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、包括的には移動無線ネットワークに関し、より詳細にはフェムトセルにおける周波数配分に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェムトセルは、住宅環境又は小規模なビジネス環境における、フェムトセル基地局又は代替的な呼称ではホームノード基地局（ＨＮＢ）によってサービス提供される比較的小規模な無線ネットワークである。ユーザ機器（ＵＥ）は、マクロ基地局（ＢＳ）又はフェムトＢＳのいずれかと通信する。ＵＥがフェムトセルＢＳと通信するとき、該ＵＥはホームＵＥ（ＨＵＥ）とも呼ばれる。通常、サービスプロバイダは周波数スペクトルを割り当てられる。周波数スペクトルを複数の帯域に分割して、必要に応じてマクロセル及びフェムトセルに配分することができる。これによって干渉が発生し得る可能性がある。
【０００３】
フェムトセルは、室内、特にカバレッジが拡張されなければアクセスが限定されるか又は利用不可能となってしまう場所のマクロセルのカバレッジを拡張する。非特許文献１及び非特許文献２を参照されたい。
【０００４】
図１Ａは、フェムトセル１４０内のＨＵＥ１３０にサービス提供している、住宅１２０内のＨＮＢ１１０を示している。
【０００５】
図１Ｂは、マクロ基地局１５０のマクロセル１５１、及びフェムト基地局のフェムトセルを示している。フェムトセルからの干渉によって、それぞれ同一チャネル（ＣｏＣｈ）及び隣接するチャネル（ＡｄＣｈ）で動作しているマクロセルユーザ機器（ＵＥ）１３１に対するカバレッジホール１４１及び１４２が発生する可能性がある。移動ネットワークにおいて、カバレッジホールは、ＵＥがいかなる理由でも動作することができないエリアとして定義される。
【０００６】
図２は、隣接するＨＮＢ１６１及び１６２のカバレッジエリア、及び隣接するＨＵＥ１７２によって発生する対応するカバレッジホール１７１を示している。
【０００７】
明らかに、フェムトセルのカバレッジエリアと、他のセルに対する干渉停止エリア（interference outage area）との間に、それらのセルが同一チャネルのマクロセルであろうと、隣接するチャネルのマクロセルであろうと、同一チャネルの隣接するフェムトセルであろうと、トレードオフが存在する。
【０００８】
ＨＮＢが、それらが動作するマクロセルと同じ周波数帯域セットからチャネルを配分されるときの、ＨＮＢによるマクロセルへの干渉を最小にすることが望まれている。
【０００９】
干渉低減
干渉は、フェムトセルに対し、マクロセルと異なる周波数帯域を配分することによって低減することができる。しかしながら、特にフェムトセルの数が大きい場合、「未配分の」周波数帯域が常に利用可能であるか又は採算性があるとは限らない場合がある。マクロセルと比較して、フェムトセルは比較的小規模であるため、送信電力を低減して、同じ周波数帯域及び隣接する周波数帯域で動作しているマクロセルとの干渉を最小にすることができる。通常、フェムトセル内の送信電力はマクロセルの電力の１００分の１未満である。しかしながら、電力を低減することによって、スループットも３００ｋｂｓ以下に低減される。干渉除去及びビーム形成のような他の手段は、大規模に展開するには複雑すぎる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Chandrasekhar他著「Femtocell networks: a survey」（Communications Magazine, vol. 46, no. 9, pp. 59-67, September 2008）
【非特許文献２】Yeh 他著「WiMAX Femtocells: A perspective on network architecture, capacity, and coverage」（IEEE Communications Magazine, vol. 46, no. 10, pp.58-65, October 2008）
【発明の概要】
【００１１】
本発明の実施の形態は、フェムトセルに対し、マクロセル内のガード帯域に使用される周波数を配分するための方法を提供する。これによって、フェムトセルとマクロセルとの間の干渉が大幅に低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】フェムトセルの概略図である。
【図１Ｂ】マクロセルのカバレッジエリア内で動作するフェムトセルの概略図である。
【図２】隣接するフェムトセルの概略図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態によるマクロセル及びフェムトセルの概略図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態によるＷｉＭＡＸネットワークにおける周波数配分の概略図である。
【図４】図３の周波数配分の送信マスクである。
【図５Ａ】従来技術のフェムトセル周波数配分の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態による、ガード帯域に対するフェムトセル周波数配分の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態による、隣接するフェムトセルに対する周波数配分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図３Ａは、１組（１つ又は複数）のマクロセル１５１と、１組（１つ又は複数）のフェムトセル１４０とを備えるネットワークを示している。各マクロセルは基地局（ＢＳ）を備え、各フェムトセルはホームネットワーク基地局（ＨＮＢ）を備える。基地局は、インフラストラクチャ１６１によって調整プロセッサ（coordinator processor）１６０に接続される。このプロセッサは、ネットワークの全体動作を監督する役割を果たす。このプロセッサは、基地局のうちの１つの中に位置することができる。ＢＳは、ユーザ機器（ＵＥ）１３１、たとえば移動電話にサービスを提供し、ＨＮＢがホームユーザ機器（ＨＵＥ）１３０にサービスを提供する。本明細書に定義されるように、ＨＵＥはＨＮＢとしか通信せず、そしてＨＮＢはＢＳと通信する。
【００１４】
プロセッサ１６０によって実施される一つの機能は、資源配分である。重要で限られた資源は周波数である。通常、ネットワークのためのサービスプロバイダは、周波数の帯域幅１７０を割り当てられる。サービスプロバイダは、その帯域幅を、マクロセルに対して割り当てる複数の周波数帯域に分割することができ、基地局は、それらの帯域を、ユーザ機器に配分する複数の部分帯域にさらに分割することができる。周波数配分中の１つの重要な考慮すべき点は、セル間干渉及びセル内干渉を最小にすることである。
【００１５】
したがって、マクロセルは周波数ガード帯域を、別個のチャネルに使用することができる。これは、たとえば、マイクロ波アクセス世界的相互運用性（ＷｉＭＡＸ）及びＬＴＥのようなマルチキャリアＯＦＤＭネットワーク又はＯＦＤＭＡネットワーク、並びにＧＳＭ及びＩＳ１３６＋のようなＴＤＭＡネットワーク又はＴＤＭＡ／ＦＤＭＡネットワークである。ＣＤＭＡ進化型データ最適化（ＥＶＤＯ）ネットワークでさえ、チャネルグループ間でガード帯域を有する。ガード帯域は、隣接するセルが隣接する周波数帯域を割り当てられるときに干渉を最小にする。
【００１６】
図３Ｂは、ＷｉＭＡＸネットワークにおける周波数配分の例を示している。５ＧＨｚの割り当てられた帯域幅は、たとえば各帯域が２０ＭＨｚの１組の周波数帯域３００に分割される。ガード帯域３０１はそれらの周波数帯域を分離する。
【００１７】
図４は、対応する送信マスク４００を示している。送信マスクは、相対ｄＢ及び相対周波数の関数として激しい遷移を有し、これは帯域通過フィルタを近似する。
【００１８】
そのような送信フィルタを実装することは困難であるため、ガード帯域内の幾つかのＯＦＤＭ副搬送波４１０は全く使用されないか又はヌルである。すなわちデータは一切搬送されない。他のアクティブな副搬送波４２０はデータ情報を搬送する。送信マスクがヌル帯域のうちの幾つかにおいて非ゼロであるにも関わらず、ヌル帯域において、いかなるマクロセルもデータを一切送信しない。２０４８個のＯＦＤＭ副搬送波を有する２０ＭＨｚネットワークの場合、左端の１８４個の副搬送波及び右端の１８３個の副搬送波は使用されない。すなわち、２０４８個の副搬送波のうち、３６８個の副搬送波はヌルであり、これは各搬送波の右端部分において１．７８７ＭＨｚに対応し、各搬送波の左端部分において１．７９７ＭＨｚに対応する。したがって、本明細書において定義されるように、ガード帯域は、いかなるマクロセルにも配分されない周波数を含む。
【００１９】
図５Ａに示すように、従来技術のシステムにおいて、フェムトセル５００は、マクロセル３００と同じであるが送信電力がはるかに低い中心周波数を有する。
【００２０】
図５Ｂに示すように、本発明では、マクロセルによって使用されない新たな中心周波数を、フェムトセル５０１が使用するために提供する。この中心周波数は、マクロセル３００のガード帯域内に位置する。最も有利には、２つの隣接するヌル帯域の中央又は境界の近くでフェムトセルを動作させる。図３Ｂに示すように、フェムトセルは、５５１０ＭＨｚ，５５３０ＭＨｚ，５５５０ＭＨｚ等を中心とするヌル帯域３０１で動作し、マクロセル動作によって引き起こされる干渉を低減すると共に、同じ送信電力で動作しているフェムトセルから、同じ送信電力でより高いスペクトル効率を有するマクロセルへの干渉も低減することができる。このようにして、フェムトセルの送信電力を大きく増大することができ、フェムトセル内のデータレートも、少なくとも１桁、たとえばダウンリンクで６５．３Ｍｂｐｓ及びアップリンクで２４．４Ｍｂｐｓだけ増大することができる。
【００２１】
干渉を最小にするために、フェムトセルの送信マスクがガード帯域を越えて延在するにも関わらず、フェムトセルはガード帯域内の副搬送波上でしかデータを送信しない。代替的に、フェムトセルは、オプションで、送信マスクの中且つマクロセルのガード帯域の外側に位置する副搬送波上でもデータを送信することを選択する。このようにして、フェムトセルはより高いデータレートを達成し、マクロセルＵＥはより多くの干渉を有する。
【００２２】
図６のように、隣接するフェムトセルは異なるガード帯域で動作することができる。これは、ガード帯域が一切使用されないとき、従来の設定において達成するのが困難である。密度の高いエリアでは、多数のガード帯域が利用可能である一方で、未配分のマクロセルチャネルはあまり多く存在しない。隣接するフェムトセル間の周波数分離を行うと共にフェムトセル間干渉を低減するこの能力によって、ガード帯域におけるフェムトセル送信がより一層魅力的なものとなっている。
【００２３】
隣接するマクロセル及びフェムトセルからの干渉をさらに最小にするために、マクロセルは、送信制御情報に使用される副搬送波をチャネルの中心周波数の近くに割り当てることができる。
【００２４】
本明細書において説明される周波数配分は、適用可能な標準規格のマクロセルのための従来のＵＥの動作にも、該適用可能な標準規格にも影響を及ぼさない。フェムトセルのためのＵＥは、ガード帯域内で動作することを可能にされる必要がある。特に、ＵＥは、マクロセルの中心周波数に加えて、フェムトセルの中心周波数にもわたって探索する。
【００２５】
本発明を、好ましい実施の形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で他のさまざまな適合及び変更を行えることが理解されるべきである。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することが、添付の特許請求の範囲の目的である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2011024195.tif 000007
【図４】
2011024195.tif 000008
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【外国語明細書】
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