(57)【要約】      （修正有）【課題】隣接フェムトセル基地局に比べてフェムトセル基地局の負荷が高いときに、登録移動局の通信速度を改善する。【解決手段】フェムトセル基地局が管理する第１のフェムトセルと、隣接し、かつ第１のフェムトセルの一部が重なる第２のフェムトセルを含み、優先度が高い優先移動局と、優先度が低い非優先移動局がフェムトセルに接続している無線通信システムのハンドオーバ制御方法であって、フェムトセル基地局及び隣接フェムトセル基地局における負荷を取得するステップと、第１及び第２のフェムトセルでの優先移動局の第１及び第２の通信品質をそれぞれ取得するステップと、フェムトセル基地局及び隣接フェムトセル基地局の負荷の大きさを用いて閾値を計算するステップと、第２の通信品質に対する第１の通信品質の差或いは比が閾値以下の場合、優先移動局に対して隣接フェムトセル基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、を備える。【選択図】図２
2015037235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおけるハンドオーバ制御方法であって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得するステップと、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得するステップと、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算するステップと、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、
を備えることを特徴とするハンドオーバ制御方法。
【請求項２】
前記第１の閾値は、前記第２の基地局に対する、前記１の基地局の相対的な負荷が大きい程、大きい値に設定されることを特徴とする請求項１に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項３】
前記第２の基地局に対する前記第１の基地局の負荷の差或いは比が第２の閾値より小さい場合に、前記非優先移動局に対して前記ハンドオーバ制御を実施することを特徴とする請求項１に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の通信品質は、前記第１及び第２の基地局から送信されるリファレンス信号の受信電力であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の通信品質は、データチャネルのSINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の通信品質は、スループットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項７】
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップは、
前記第１の基地局から前記第２の基地局に強制的にハンドオーバさせるステップである請求項１から６のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項８】
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップは、
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して、前記第２の通信エリアのカバレッジを決める指標と前記第１の通信エリアのカバレッジを決める指標との比較で用いるカバレッジ指標オフセットを前記第２の通信エリアのカバレッジが相対的に大きくなるように調整することである請求項１から６のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項９】
前記負荷は、基地局において割当可能な全無線リソース数に対するデータ送信時に実際に割り当てられた無線リソース数の比率を表す無線リソースの使用率であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項１０】
前記負荷は、基地局と接続可能な最大の移動局数に対する実際に接続している移動局数の比率を表す接続移動局比率であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項１１】
前記負荷は、基地局において割当可能な全無線リソース数に対するデータ送信時に実際に割り当てられた無線リソース数の比率を表す無線リソースの使用率と、基地局と接続可能な最大の移動局数に対する実際に接続している移動局数の比率を表す接続移動局比率との重み付け平均であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項１２】
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度は、前記第１の基地局または前記第２の基地局におけるCSG(Closed Subscriber Group)に登録されていない場合よりも登録されている場合に高くなるように設定されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項１３】
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度は、QCI (Quality of Service Class Identifier)に応じて設定されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のハンドオーバ制御方法。
【請求項１４】
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける前記第１の基地局となる基地局装置であって、
自身の前記第１の基地局の負荷を測定する測定手段と、
前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
自身の前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項１５】
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムであって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１６】
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける、前記第１の基地局のための基地局制御プログラムであって、
前記第１の基地局としてのコンピュータに、
前記第１の基地局の負荷を測定する処理と、
前記第２の基地局における負荷を取得する処理と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する処理と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する処理と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理と、
を実行させることを特徴とする基地局制御プログラム。
【請求項１７】
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続しており、
前記第１の基地局はハンドオーバ制御を実施する無線通信システムにおける管理サーバであって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段と、
を備えることを特徴とする管理サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハンドオーバ制御方法、基地局装置、無線通信システム、基地局制御プログラム、及び管理サーバに関し、特にセル間で負荷を分散させるハンドオーバ制御方法、基地局装置、無線通信システム、基地局制御プログラム、及び管理サーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンの普及等により、屋外に限らず、家屋やオフィス、商業施設等の屋内においても、モバイルサービス利用時のデータ通信トラヒックが著しく増加している。トラヒック増大への一つの対策として、高送信電力で広い範囲をカバーする基地局（以下マクロ基地局と呼ぶ）に加えて、低送信電力で狭い範囲をカバーする基地局を多数設置する方法が挙げられる。特に、屋内に設置可能な超小型基地局であるフェムトセル基地局は、住宅内など限られたエリアにいる少数の移動局で電波を占有できるので、非常に注目されている。なお、基地局の通信エリアはセルと呼び、セル内に位置する端末（移動局）と基地局が通信を行う。マクロ基地局、及びフェムトセル基地局に対するセルはそれぞれマクロセル、フェムトセルと呼ぶ。
【０００３】
フェムトセル基地局は移動局の接続可否に応じて、3つの形態に分類できる。第1の形態はオープンアクセスモードである。移動局を区別することなく、全ての移動局の接続を許可する。第2の形態はクローズアクセスモードである。本形態では、基地局毎にClosed Subscriber Group (CSG)が定義され、CSGに属する移動局のみが接続できる。以下、CSGに属する移動局を登録移動局、属さない移動局を非登録移動局と呼ぶ。第3の形態はハイブリッドアクセスモードである。本形態では、クローズアクセスモードと同様にCSGが定義されるが、オープンアクセスモードのように全ての移動局が接続できる。ただし、登録移動局の接続が非登録移動局より優先される。
【０００４】
非特許文献１では、ハイブリッドアクセスモードにおける登録移動局と非登録移動局の優先度関係の一例が開示されており、フェムトセル基地局の負荷が高いときは、登録移動局を優先して、周波数帯域等の無線リソースを割り当てる。具体的には、フェムトセル基地局の無線リソース不足により登録移動局にサービスが提供できない場合、非登録移動局の通信を別のセルにハンドオーバさせることを可とする。また、登録移動局への影響を最小にするため、非登録移動局の通信速度を低減することも可とする。
【０００５】
ハンドオーバについて補足説明する。LTE (Long Term Evolution)では、自局と通信する移動局が数式１を所定の時間（TTT: Time To Trigger）継続して満たすとき、基地局は、その移動局を隣接基地局のセル（隣接セル）にハンドオーバさせる処理を開始する（非特許文献２）。数式１はEvent A3の判定条件と呼ばれる。各変数の単位はｄＢ（デシベル）である。
【０００６】
（数１）
Ｍｎ＋Ｏｆｎ＋Ｏｃｎ―Ｈｙｓ＞Ｍｐ＋Ｏｆｐ＋Ｏｃｐ＋Ｏｆｆ  ・・・数式１  
数式１は、隣接セルの通信路品質（左辺）の方が自局のセル（自セル）の通信路品質（右辺）よりも良好となる場合を意味する。数式１において、ＭｎとＭｐはそれぞれ、移動局が測定した隣接セルの通信路品質と自セルの通信路品質である。ＬＴＥでは、ＭｎとＭｐで用いる通信路品質として、リファレンス信号の受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）、またはリファレンス信号の受信品質（ＲＳＲＱ：Reference Signal Received Quality）が標準化されている。ＲＳＲＱは、総受信電力(ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator)に対するＲＳＲＰの比率である（非特許文献３）。ＯｆｎとＯｆｐはそれぞれ、隣接セルの周波数帯に対するオフセットと自セルの周波数帯に対するオフセットである。また、ＯｃｎとＯｃｐはそれぞれ、隣接セルのセル固有オフセットと自セルのセル固有オフセットである。また、Ｈｙｓはヒステリシスであり、ＯｆｆはＥｖｅｎｔ  Ａ３オフセットである。
【０００７】
尚、ＯｃｎとＯｃｐは、隣接セルと自セルのペア毎に設定される。したがって、隣接セルが複数存在する場合、基地局は隣接セル毎にＯｃｎとＯｃｐを設定する必要がある。また、基地局は、ＯｃｎとＯｃｐを、数式２で計算されるセル個別オフセット（ＣＩＯ：Cell Individual Offset）として管理する。ＣＩＯが大きくなるほど、ＯｃｎがＯｃｐに対し相対的に高い値となるので、自セルから隣接セルへのハンドオーバが促進される。  
【０００８】
（数２）
ＣＩＯ＝Ｏｃｎ−Ｏｃｐ  ・・・数式２  
フェムトセル基地局の実現形態としては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband−Code  Division  Multiple  Access）、LTE等の携帯電話の無線通信システム、またはIEEE 802.16m等の無線MAN（Wireless Metropolitan Area Network）の無線通信システムがある。以下、各無線通信システムにおけるデータ通信について順に説明する。Ｗ−ＣＤＭＡでは、移動局個別に確立する個別チャネルや移動局間で共用する共用チャネルを用いてデータの送受信を行う。また、LTEでは、下り回線でOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、上り回線でSC-FDMA（Single  Carrier−FDMA）が採用されている。下り回線・上り回線ともに無線周波数の帯域及び時間が複数のリソースブロック（ＰＲＢ；Physical Resource Block）に分割され、データ送受信のためPRB割り当てのスケジューリングが行われる。また、IEEE 802.16mではOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が採用されており、無線周波数の帯域をサブキャリアに分割して、サブキャリア単位でデータ送受信を行う。なお、サブキャリアを束ねたものが、LTEのリソースブロックに相当する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP TS 22.220 V11.5.0(2012-06)、3GPP TSG Services and System Aspects; Service requirements for Home NodeB(HNB) and Home eNodeB(HeNB) (Release 11)、pp.9、June. 2012
【非特許文献２】3GPP TS 36.331 V11.2.0(2012-12)、3GPP TSG RAN E-UTRA RRC Protocol specification (Release 11)、pp.90-91、Dec. 2012
【非特許文献３】3GPP TS 36.214 V11.1.0(2012-12)、3GPP TSG RAN E-UTRA Physical Layer Measurements (Release 11)、pp.7-8、Dec. 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ハイブリッドアクセスモードのフェムトセル基地局では、登録移動局に優先して無線リソースを割り当てることで、登録移動局に対して一定の通信速度（スループット）を保障する。しかしながら、非登録移動局のハンドオーバや通信速度低減だけでは、登録移動局の通信速度を十分に確保できない場合がある。
【００１１】
図９の具体例を用いて説明する。図９では、ある店舗等の屋内に2台のフェムトセル基地局1-1、1-2が設置され、フェムトセル基地局1-1は3台の登録移動局21-1、21-2、21-3及び3台の非登録移動局22-1、22-2、22-3と通信し、フェムトセル基地局1-2は1台の登録移動局21-4と通信している。従って、フェムトセル基地局1-1は高負荷、フェムトセル基地局1-2は低負荷である。
【００１２】
非特許文献１に従うと、フェムトセル基地局1-1と通信している登録移動局の通信速度を確保するため、フェムトセル基地局1-1は、フェムトセル基地局1-2とのセル境界に位置する非登録移動局22-3をフェムトセル基地局1-2にハンドオーバさせる。ハンドオーバは、例えば数式１に関わらず強制的に実施させるか、数式１を満たすようにCIOを増加することで実施する。非登録移動局22-3はセル境界に位置するので、CIOの増加量が小さくてもハンドオーバを実施できる。非登録移動局22-3のハンドオーバにより、フェムトセル基地局1-1と通信している移動局数は6台から5台に減少するが、フェムトセル基地局1-2と通信している移動局数2台と比べて依然として多いため、負荷の低減効果は限定的である。一般に、基地局の負荷が小さい程、通信速度は増加するので、フェムトセル基地局1-1と通信している登録移動局の通信速度の改善効果も限定的である。
【００１３】
（発明の目的）
本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであって、本発明の目的は、隣接基地局に対してフェムトセル基地局の負荷が高いときに、登録移動局の通信速度を改善するハンドオーバ制御方法、基地局装置、無線通信システム、基地局制御プログラム及び管理サーバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、ハンドオーバ制御方法である。本発明の第１の態様のハンドオーバ制御方法は、第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおけるハンドオーバ制御方法であって、前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得するステップと、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質を取得するステップと、前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算するステップと、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップとを備える。
【００１５】
本発明の第２の態様は、基地局装置である。本発明の第２の態様の基地局装置は、第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける前記第１の基地局となる基地局装置であって、自身の前記第１の基地局の負荷を測定する測定手段と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質を取得する手段と、前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段とを備える。
【００１６】
本発明の第３の態様は、無線通信システムである。本発明の第３の態様の無線通信システムは、第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムであって、前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質を取得する手段と、前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段とを備える。
【００１７】
本発明の第４の態様は、基地局制御プログラムである。本発明の第４の態様の基地局制御プログラムは、第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける前記第１の基地局のための基地局制御プログラムであって、前記第１の基地局としてのコンピュータに、前記第１の基地局の負荷を測定する処理と、前記第２の基地局における負荷を取得する処理と、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質を取得する処理と、前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する処理と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理とを備える。
【００１８】
本発明の第５の態様は、管理サーバである。本発明の第５の態様の管理サーバは、第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続しており、前記第１の基地局は、ハンドオーバ制御を実施する無線通信システムにおける管理サーバであって、前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段と、前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果は、隣接フェムトセル基地局に比べてフェムトセル基地局の負荷が高いときに、登録移動局の通信速度を改善できることである。
【００２０】
その理由は、隣接フェムトセル基地局に対するフェムトセル基地局の通信品質の相対的な大きさと、負荷の相対的な大きさを用いて、ハンドオーバ後に優先度の高い優先移動局の通信速度が改善すると推定される場合、フェムトセル基地局は優先移動局に対してハンドオーバ制御を実施し、改善しないと推定される場合は優先移動局よりも優先度の低い非優先移動局をハンドオーバさせるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるフェムトセル基地局、フェムトセル移動局、マクロ基地局を含む無線通信システムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるフェムトセル基地局、フェムトセル移動局のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる、負荷を測定、交換するためのフェムトセル基地局の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる、チャネル品質を測定、報告するためのフェムトセル移動局の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる、ハンドオーバを実施するためのフェムトセル基地局の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる、ハンドオーバを実施するためのフェムトセル基地局の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる、ハンドオーバを実施するためのフェムトセル基地局の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施の形態にかかる、ハンドオーバを実施するためのフェムトセル基地局の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の課題を示すための無線通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明を適用した実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のために必要な場合を除いて、重複説明は省略する。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
（構成の説明）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態では、ＬＴＥの下りリンクを適用し、フェムトセル基地局はハイブリッドアクセスモードとする。無線通信システムは、2台のフェムトセル基地局1-1、1-2、フェムトセル基地局1-1と通信している3台の登録移動局21-1、21-2、21-3及び3台の非登録移動局22-1、22-2、22-3、フェムトセル基地局1-2と通信している登録移動局21-4、フェムトGW（ゲートウェイ）3、マクロ基地局4、マクロ基地局4と通信している移動局23-1（以下、マクロ移動局と呼ぶ）、及びバックボーンのネットワーク5とから構成される。フェムトセル基地局1-1、1-2はそれぞれフェムトセル（図１の点線の楕円、通信エリアとなる）を形成し、マクロ基地局4はマクロセル（図１の実線の楕円）を形成する。フェムトセル基地局1-1、1-2はそれぞれフェムトGW3を介してネットワーク（ＮＷ）５に接続される。なお、図１におけるフェムトセル基地局や移動局の台数は一例であり、図１に限定されるものではない。登録移動局21-1、21-2、21-3、21-4は通信の優先度が高い優先移動局となり、非登録移動局22-1、22-2、22-3は登録移動局21-1、21-2、21-3、21-4よりも通信の優先度が低い非優先移動局となる。フェムトセル基地局1-1を第１の基地局としたとき、フェムトセル基地局1-2は第２の基地局となる。フェムトセル基地局1-1のフェムトセル（第１の通信エリア）とフェムトセル基地局1-2のフェムトセル（第２の通信エリア）とが重なるエリアに登録移動局21-3、及び非登録移動局22-3が存在する。
【００２４】
図２は、図１に示した無線通信システムにおけるフェムトセル基地局と、フェムトセル移動局（登録または非登録移動局）の構成を示すブロック図である。図２に示すフェムトセル基地局がフェムトセル基地局1-1の場合は、フェムトセル移動局は登録移動局21-1、21-2、21-3及び3台の非登録移動局22-1、22-2、22-3のうちのいずれかを示す。図２に示すフェムトセル基地局がフェムトセル基地局1-2の場合は、フェムトセル移動局は登録移動局21-3、21-4、及び非登録移動局22-3のいずれかを示す。登録移動局と非登録移動局の構成は共通のため、以下では単に移動局と呼ぶことにする。以下では、フェムトセル基地局、移動局の構成について順に説明する。
【００２５】
フェムトセル基地局は、基地局無線送受信部１０、基地局情報記憶部１１、移動局識別部１２、ハンドオーバ制御部１３、負荷測定部１４、及び基地局有線送受信部１５とから構成される。
【００２６】
基地局無線送受信部１０は、移動局との無線通信において、基地局の無線送受信の基本機能を備える。基本機能としては、下り回線のリファレンス信号を含む制御信号やデータ信号の送信や、上り回線のリファレンス信号を含む移動局からの制御信号やデータ信号の受信、及び下り回線のデータ送信移動局を選択し、割り当てるPRBやMCS(Modulation and Coding Schemes)などのスケジューリング情報を選択した移動局に送信するスケジューラ機能等がある。また、接続する移動局に対して、RSRPなどのチャネル品質（通信品質）の測定値を報告するタイミングを通知する。また隣接フェムトセル基地局における負荷を取得してハンドオーバ制御部１３に送る。また登録移動局21-3からフェムトセル基地局1-1のフェムトセル（第１の通信エリア）でのRSRPなどのチャネル品質と、フェムトセル基地局1-2のフェムトセル（第２の通信エリア）でのRSRPなどのチャネル品質を取得してハンドオーバ制御部１３に送る。
【００２７】
基地局情報記憶部１１は、フェムトセル基地局に接続可能な移動局のグループ（CSG: Closed Subscriber Group）を特定するためのID(CSG ID)を記憶する。CSG IDは上位のネットワークで作成され、フェムトセル基地局に通知されて基地局情報記憶部１１に記憶される。フェムトセル基地局はCSG IDを報知情報に含めて、フェムトセル内の移動局に通知する。移動局は、CSG IDに基づき、CSGに含まれる場合は登録移動局、含まれない場合は非登録移動局に分類される。
【００２８】
移動局識別部１２は、基地局無線送受信部１０が受信する移動局からの測定報告（Measurement report）から、その移動局がCSGのメンバか非メンバかを示す指示子（Member indication）を取得し、その移動局が登録移動局か非登録移動局かを識別する。
【００２９】
ハンドオーバ制御部１３は、Event A3などのハンドオーバ条件を満たした際に移動局が送信する測定報告を取得し、ハンドオーバ先の基地局に対してハンドオーバ制御情報を送信する。また、ハンドオーバの判定に必要なパラメータ（CIO、Off、TTT）を決定し、移動局に通知する。さらに、移動局が報告するチャネル品質の測定値と、負荷測定部１４で測定する負荷の測定結果とに基づいて、登録移動局の通信速度（スループット）の改善有無を判定し、判定結果に基づいてハンドオーバさせる移動局のグループ（登録移動局または非登録移動局）を決定する。なお、移動局からのチャネル品質の測定値としては、接続する自基地局、及びそれに隣接する隣接基地局に対して測定したRSRPを用いる。ハンドオーバ制御部１３は、第１の閾値を形成する手段、優先移動局又は非優先移動局に対して第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段となるが、各手段は別に設けられてもよい。
【００３０】
負荷測定部１４は、フェムトセル基地局の負荷を測定する。負荷はPRB usageを用いる。PRB usageは、下り回線において割当可能な全PRB数に対する移動局送信時に割り当てられたPRB数の比率で定義される無線リソースの使用率である。例えば、下り回線で適用する周波数帯域が10MHzのとき、割当可能な全PRB数は50となるので、実際に割り当てられたPRB数が40のときPRB usageは40/50=0.8となる。測定した負荷は基地局有線送受信部１５を介して、他のフェムトセル基地局に通知する。
【００３１】
基地局有線送受信部１５は、他のフェムトセル基地局との間で有線のインターフェース（X2インターフェース）を構成し、負荷情報等の情報をフェムトセル基地局間で交換する。また、他のフェムトセル基地局からのハンドオーバ制御情報を受信する。
【００３２】
次に、フェムトセル基地局に接続する移動局（フェムトセル移動局）の構成について説明する。フェムトセル移動局は、移動局無線送受信部２００、チャネル品質測定部２１０、及び登録基地局情報記憶部２２０とから構成される。
【００３３】
移動局無線送受信部２００は、フェムトセル基地局との無線通信において、移動局の無線送受信の基本機能を備える。基本機能として、上りリファレンス信号を含む制御信号やデータ信号の送信機能や、下りリファレンス信号を含む基地局からの制御信号やデータ信号の受信機能等がある。また、フェムトセル基地局が送信する報知情報からCSG IDを取得する。
【００３４】
チャネル品質測定部２１０は、接続する自フェムトセル基地局、及びそれに隣接する隣接フェムトセル基地局に対するRSRPを測定する。測定したRSRPは、Measurement Reportに含めてフェムトセル基地局に所定の周期で報告する。
【００３５】
登録基地局情報記憶部２２０は、上位ネットワークから予め通知される、自身が接続可能なCSG IDを受信し、記憶する。移動局は、フェムトセル基地局から報知されるCSG IDと登録基地局情報記憶部２２０に記憶されているCSG IDを比較し、一致する場合は、登録移動局としてそのフェムトセル基地局に接続し、一致しない場合は、非登録移動局として接続する。また、登録移動局か非登録移動局かの分類を示すMember indicationをMeasurement Reportに含めてフェムトセル基地局に報告する。
【００３６】
(動作の説明)
以下、本実施形態の無線通信システムの動作について説明する。まず、フェムトセル基地局における、負荷を示すPRB usageの測定、通知の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３のフローチャートは、PRB usageの測定のタイミング（例えば10msecなどの周期）で実施する。
【００３７】
ステップＳ１０１では、負荷測定部１４において、フェムトセル基地局は自局のPRB usage (自局のPRB usage をPusと記す, sはservingを意味)を測定する。PUsは、送信時に割り当てたPRB数を測定し、割当可能な全PRB数で割ることで計算する。
【００３８】
ステップＳ１０２では、負荷測定部１４において、タイマが、PRB usageを通知するための周期T1と等しいかを判定する。等しい場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）は、タイマを0にリセットした上でステップＳ１０３以降の処理に移行し、等しくない場合（ステップＳ１０２のＮＯ）は終了する。周期T1は、例えば1secなど、PRB usageの測定周期以上の値に設定する。なお、以降の処理では、フェムトセル基地局と隣接フェムトセル基地局の間で同一時刻での負荷が精度よく比較できるように、互いに時刻の同期が取れており、周期T1は同じ値に設定されていると仮定する。
【００３９】
ステップＳ１０３では、負荷測定部１４において、フェムトセル基地局はPUsの代表値を計算する。代表値は、例えば加算平均値PUs_aveとし、数式3のように周期T1の間にステップＳ１０１で測定した複数の測定値PUs(k)をサンプルとして加算平均を計算する。Nは周期T1の間のサンプル数を表す。PUsの平均値PUs_aveは自身のフェムトセル基地局で用いると共に、隣接フェムトセル基地局にX2インターフェースを介して通知する。なお、隣接フェムトセル基地局が複数ある場合は、それら全てにPUsの平均値PUs_aveを通知する。
【００４０】
【数３】
2015037235.tif 000003
・・・数式３
ステップＳ１０４では、隣接フェムトセル基地局がステップＳ１０３と同様にしてPRB usage(隣接フェムトセル基地局のPRB usage をPunと記す, nはneighbor を意味)の代表値を計算する。代表値は、例えば加算平均値PUn_aveとする。フェムトセル基地局は計算したPRB usageの加算平均値PUn_aveを、X2インターフェースを介して隣接フェムトセル基地局から取得する。なお、隣接フェムトセル基地局が複数ある場合は、それら全てから加算平均値PUn_aveを取得する。
【００４１】
次に、フェムトセル移動局における、リファレンス信号の受信電力RSRP(Reference Signal Received Power)の測定、報告の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４のフローチャートは、リファレンス信号の受信電力RSRPの測定のタイミング（例えば10msecなどの周期）で実施する。
【００４２】
ステップＳ２０１では、チャネル品質測定部２１０において、フェムトセル移動局は、自身が接続する自フェムトセル基地局の受信電力RSRP (Prx_s)と、隣接フェムトセル基地局の受信電力RSRP (Prx_n)を測定する。受信電力RSRPはデシベル値で、単位はdBmである。
【００４３】
ステップＳ２０２では、タイマが、受信電力RSRPを報告するための周期T2と等しいかを判定する。等しい場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）は、タイマを0にリセットした上でステップＳ２０３の処理に移行し、等しくない場合（ステップＳ２０２のＮＯ）は終了する。周期T2は、例えば1secなど、受信電力RSRPの測定周期以上の値に設定する。
【００４４】
ステップＳ２０３では、チャネル品質測定部２１０において、フェムトセル移動局は受信電力Prx_s及び受信電力Prx_nの代表値を計算する。代表値は、例えば周期T2の間にステップＳ２０１で測定した値をサンプルとして計算した加算平均値とする。自身が接続する自フェムトセル基地局の受信電力RSRP (Prx_s)の加算平均値をPrx_s_ave、隣接フェムトセル基地局の受信電力RSRP (Prx_n)の加算平均値をPrx_n_aveと記する。
【００４５】
次に、フェムトセル基地局における、高負荷時のハンドオーバ制御部１３の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５のフローチャートは、図３のようにしてPUs_aveとPUn_aveを取得したタイミング（周期T1）で実施する。
【００４６】
ステップＳ３０１では、自フェムトセル基地局が隣接フェムトセル基地局に対して高負荷であるかどうかを判定する。具体的には、数式４を満たす場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、自フェムトセル基地局は隣接フェムトセル基地局に対して高負荷であると判定し、ステップＳ３０２以降の処理に移行する。数式４を満たさない場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、高負荷ではないと判定し、以降の処理は実施する必要がなく、終了する。Lth１は高負荷と判定するための閾値であり、-1から1の範囲を取る。なお、隣接フェムトセル基地局が複数ある場合は、(PUs_ave - PUn_ave)が最大（PUn_aveが最小）となる隣接フェムトセル基地局に対して、数式４の判定を実施する。また、ステップＳ１０２で述べたように、自フェムトセル基地局と隣接フェムトセル基地局は同期が取れており、加算平均値PUs_aveと加算平均値PUn_aveは同時刻での値とする。同期が取れていない場合は、加算平均値PUs_aveの測定から最も近い時刻に取得した加算平均値PUn_aveを用いる。
（数４）
(PUs_ave - PUn_ave） > Lth1  ・・・数式４
ステップＳ３０２では、ハンドオーバの許容オフセットHoff1を設定する。許容オフセットHoff1はデシベル値で、単位はdBとする。許容オフセットHoff1は、隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局のPRB usageの加算平均値の差分（PUs_ave - PUn_ave）に基づいて、数式５により設定される。数式５では、隣接フェムトセル基地局の方が低負荷であるほど（隣接フェムトセル基地局に対する、フェムトセル基地局の相対的な負荷が大きいほど）、許容オフセットHoff１を増加させ、許容オフセットHoff1の増加量をα(正の実数、単位はdB)で調整する。αの設定の一例として、例えばPRB usageの加算平均値の差分（PUs_ave - PUn_ave）が0.5のときに、低負荷の隣接フェムトセル基地局の負荷が高負荷の自フェムトセル基地局の負荷の半分程度となることを仮定し、許容オフセットHoff1が3dBとなるようにαを6dBに設定する。なお、数式５は一例であり、隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局の負荷の大きさの単調増加関数であれば、Hoff1の定式化は任意である。「*」は乗算を意味する。
（数５）
Hoff 1= α * (PUs_ave - PUn_ave）  ・・・数式５
ステップＳ３０３では、隣接フェムトセル基地局にハンドオーバすることで、登録移動局のスループットが改善するかを推定するため、数式６のように、各登録移動局に対して、RSRP加算平均値の差分（Prx_s_ave - Prx_n_ave）が許容オフセットHoff1以下となるかを判定する。一般に、スループットはチャネル品質と負荷に依存するので、ハンドオーバすることで仮にチャネル品質が多少劣化しても（数式６の左辺が正になることに対応）、ハンドオーバ先のセルの負荷が十分低ければ、隣接フェムトセル基地局にハンドオーバした方が登録移動局のスループットの改善が期待できる。数式５により、隣接フェムトセル基地局の方が低負荷であるほど、許容オフセットHoff１を増加させるので、隣接フェムトセル基地局へのハンドオーバが許容される。数式６を満たす登録移動局が少なくとも一台存在する場合は（ステップＳ３０３のYESの場合）、ステップＳ３０４に移行し、存在しない場合は（ステップＳ３０３のNOの場合）、ステップＳ３０５に移行する。
（数６）
(Prx_s_ave - Prx_n_ave) ≦ Hoff1  （登録移動局に対して実施）・・・数式６
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３の条件を満たす登録移動局を、PRB usageやRSRPの差分の計算の対象となった隣接フェムトセル基地局に強制的にハンドオーバさせる。強制ハンドオーバでは、移動局からのEvent A3などのMeasurement reportの取得に依らず、隣接フェムトセル基地局へのハンドオーバ処理を開始する。ステップＳ３０３の条件を満たす登録移動局が複数いる場合は、数式６の左辺が最も小さい登録移動局に対して強制ハンドオーバを実施する。
【００４７】
ステップＳ３０５では、数式７を用いて、隣接フェムトセル基地局に強制ハンドオーバさせる非登録移動局を選択する。Qth1は、チャネル品質に対する閾値で、単位はdBである。非登録移動局に対しては、負荷の差を考慮せず、自フェムトセルと隣接フェムトセルのセル境界近傍に位置する非登録移動局を強制ハンドオーバの対象とする。数式７を満たす非登録移動局が少なくとも一台存在する場合は（ステップＳ３０５のYESの場合）、ステップＳ３０６に移行し、存在しない場合は（ステップＳ３０５のNOの場合）、登録移動局も非登録移動局も共に選択することなく、終了する。
（数７）
(Prx_s_ave - Prx_n_ave) < Qth1 (非登録移動局に対して実施)  ・・・数式７
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５の条件を満たす非登録移動局を、PRB usageやRSRPの差分の計算の対象となった隣接フェムトセル基地局に強制的にハンドオーバさせる。ステップＳ３０５の条件を満たす非登録移動局が複数いる場合は、数式７の左辺が最も小さい非登録移動局に対して強制ハンドオーバを実施する。
【００４８】
本実施形態では、チャネル品質であるRSRPと負荷を考慮してハンドオーバさせる移動局を選択するので、登録移動局がハンドオーバ対象となった場合、その登録移動局のスループットが非特許文献１以上に改善する。また、ハンドオーバ対象とならずに高負荷のフェムトセル基地局に継続して接続する他の登録移動局は、登録移動局または非登録移動局のハンドオーバにより負荷が低減するので、非特許文献1と同様に、スループットを改善させることができる。以上より、本実施形態により、非特許文献１以上に、登録移動局のスループットを改善できる。
【００４９】
また、図５に示した手順は、マイクロプロセッサ等のコンピュータに基地局を制御するためのプログラムを実行させることによって実現可能である。すなわち、基地局制御プログラムを実行するコンピュータに、高負荷の判定、高負荷時のハンドオーバ対象の移動局の選択、及びハンドオーバの実施をさせればよい。
【００５０】
また図２に示した、フォトムセル基地局の移動局識別部１２、基地局無線送受信部１０、ハンドオーバ制御部１３、基地局有線送受信部１５、及び負荷測定部１４は、ハードウェアで構成されても、ソフトウェアで構成されてもよい。各部の一部又は全部の機能は、その機能を実現するプログラムをコンピュータがＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現できる。
【００５１】
例えば、フォトムセル基地局としてのコンピュータを、プログラムを記憶したＲＯＭ等の記憶部（基地局情報記憶部１１を兼ねても別に設けてもよい）、液晶ディスプレイ等の表示部、演算に必要なデータを記憶するＤＲＡＭ、ＣＰＵ、アクセスポイントと送受信を行う送受信部、各部を接続するバスで構成することができる。図３、及び図５に示した各部の動作をプログラムで記述し、このプログラムをＲＯＭ等の記憶部に記憶し、演算に必要な情報をＤＲＡＭに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることで、本実施形態に係わるフォトムセル基地局の機能をプログラムで実現することができる。
【００５２】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１の実施形態１と比較して、構成は図２と同一であるが、スループット改善の判定方法が異なる。具体的には、第１の実施形態１ではRSRPを用いてスループット改善を判定していたのに対し、本実施形態は、データチャネル（LTEではPDSCH: Physical Downlink Shared CHannel）のSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio：干渉及び雑音に対する信号の比率)を用いてスループットの改善を判定する。
【００５３】
本実施形態のフェムトセル基地局における、高負荷時のハンドオーバ制御部１３の動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。図６の図５に対する相違点は、ステップＳ３０３の代わりに、ステップＳ３０７、Ｓ３０８が挿入された点である。
【００５４】
ステップＳ３０７では、高負荷の自フェムトセル基地局から低負荷の隣接フェムトセル基地局へのハンドオーバ前後における登録移動局のSINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)を推定する。ハンドオーバ前の推定SINRをSINR_beforeHO、ハンドオーバ後の推定SINRをSINR_afterHOとする。単位はdBとする。SINRの推定は各登録移動局に対して実施する。まず、SINR_beforeHOは数式８を用いて計算する。ただし、数式８を計算する際は、Logの括弧内にあるデシベル値の変数を実数値に変換してから計算する。
（数８）
SINR_beforeHO = 10Log10(Prx_s_ave/(PUn_ave・Prx_n_ave + N + I))  ・・・数式８
ここで、Nは熱雑音電力を表す。Iはハンドオーバに関連するフェムトセル以外のセルからの干渉電力を表し、固定値のパラメータと仮定する。Prx_s_ave、PUn_ave、Prx_n_aveは第１の実施形態と同様に定義する。数式８では、PRB usageが大きいほど平均的に大きな干渉を受けると仮定し、隣接フェムトセル基地局からの干渉電力をPUn_ave・Prx_n_aveで近似している。
【００５５】
次に、SINR_afterHOは、数式９を用いて同様に計算する。ただし、数式９を計算する際は、Logの括弧内にあるデシベル値の変数を実数値に変換してから計算する。
（数９）
SINR_afterHO = 10Log10(Prx_n_ave/(PUs_ave’・Prx_s_ave + N + I))  ・・・数式９
ここで、PUs_ave’はハンドオーバ対象の登録移動局を除いた自フェムトセル基地局のPRB usageの加算平均値を表す。自フェムトセル基地局において加算平均値PUs_aveと同様に登録移動局毎にPRB usageの加算平均値を測定し（PUs_perUE_aveとする）、加算平均値PUs_aveからハンドオーバ対象の登録移動局の加算平均値PUs_perUE_ave を減算することで、加算平均値PUs_ave’を計算する。Iはハンドオーバ前後で一定と仮定する。数式９では、ハンドオーバにより、希望波受信電力が加算平均値Prx_n_aveに、干渉電力が加算平均値Prx_s_aveに変更されている。
【００５６】
ステップＳ３０８では、数式１０を用いて、各登録移動局に対して、隣接フェムトセル基地局にハンドオーバすることで登録移動局のスループットが改善するかを判定する。本実施形態では、スループットに寄与するチャネル品質として、SINRを用いる。数式１０を満たす登録移動局が少なくとも一台存在する場合は（ステップＳ３０８のYESの場合）、ステップＳ３０４に移行し、存在しない場合は（ステップＳ３０８のNOの場合）、ステップＳ３０５に移行する。
（数１０）
SINR_beforeHO - SINR_afterHO ≦ Hoff1  ・・・数式１０
以上より、本実施の形態にかかる無線通信システムは、登録移動局のスループット改善の判定に、SINRを用いるので、実施形態１よりもチャネル品質の精度が高くなり、登録移動局のスループット改善効果が高まる。
【００５７】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１及び第２の実施形態に対して、構成は図２と同一であるが、スループット改善の判定方法が異なる。具体的には、実施形態２における推定SINRをスループットに変更する。
【００５８】
本実施形態のフェムトセル基地局における、高負荷時のハンドオーバ制御部１３の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７の図５に対する相違点は、ステップＳ３０２、Ｓ３０３の代わりに、ステップＳ３０９、Ｓ３１０、Ｓ３１１が挿入された点である。
【００５９】
ステップＳ３０９では、本実施形態におけるハンドオーバの許容オフセットHoff2を、数式１１により設定する。許容オフセットHoff2は、数式９のSINR_afterHOを基準に、数式１０におけるSINRの許容値Hoff1をスループットの許容値に換算して求める。許容オフセットHoff2の単位はbps/Hzである。なお、数式１１は、所定のSINRにおけるスループットの理論限界値を与えるシャノン限界に基づいた式である。ここで、βは実装に伴う減衰率であり、0から1の範囲の任意の値をとる。Thr_maxは所定のシステムで達成可能なスループットの最大値を意味し、単位はbps/Hzである。MIN(x,y)はxとyのうち大きくない方を取り出す関数である。数式１１を計算する際は、Logの括弧内にあるデシベル値の変数を実数値に変換してから計算する。
（数１１）
Hoff 2= MIN(β・Log2(1 + SINR_afterHO + Hoff1 ), Thr_max)  - MIN(β・Log2(1 + SINR_afterHO), Thr_max)・・・数式１１
ステップＳ３１０では、高負荷の自フェムトセル基地局から低負荷の隣接フェムトセル基地局へのハンドオーバ前後における登録移動局のスループットを推定する。ハンドオーバ前の推定スループットをThr_beforeHO、ハンドオーバ後の推定スループットをThr_afterHOとする。単位はbps/Hzとする。スループットの推定は各登録移動局に対して実施する。まず、Thr_beforeHOは、ハンドオーバ前の推定SINR (数式８のSINR_beforeHO)を用いて、数式１２により計算する。ただし、数式１２を計算する際は、Logの括弧内にあるデシベル値の変数を実数値に変換してから計算する。
（数１２）
Thr_beforeHO = MIN(β・Log2(1+SINR_beforeHO), Thr_max)  ・・・数式１２
次に、Thr_afterHOは、ハンドオーバ後の推定SINR (数式９のSINR_afterHO)を用いて、数式１３より同様に計算する。ただし、数式１３を計算する際は、Logの括弧内にあるデシベル値の変数を実数値に変換してから計算する。
（数１３）
Thr_afterHO = MIN(α・Log2(1+SINR_afterHO), Thr_max)  ・・・数式１３
ステップＳ３１１では、数式１４を用いて、各登録移動局に対して、隣接フェムトセル基地局にハンドオーバすることで、登録移動局のスループットが改善するかを判定する。数式１４を満たす登録移動局が少なくとも一台存在する場合は（ステップＳ３１１のYESの場合）、ステップＳ３０４に移行し、存在しない場合は（ステップＳ３１１のNOの場合）、ステップＳ３０５に移行する。
（数１４）
Thr_beforeHO - Thr_afterHO ≦ Hoff2  ・・・数式１４
以上より、本実施の形態にかかる無線通信システムは、登録移動局のスループット改善の判定に、推定SINRから換算したスループットを用いる。ハンドオーバ前後のスループットを直接精度よく比較してハンドオーバを実施するので、登録移動局のスループットの改善効果が得られる。
【００６０】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１から第３の実施形態に対して、構成は図２と同一であるが、選択した移動局に対するハンドオーバの制御方法が異なる。具体的には、第１から第３の実施形態１では、選択した移動局に対して強制ハンドオーバを実施していたが、本実施形態では自セルと隣接セルのセルペア毎に設定するCIO（Cell Individual Offset）を調整する。CIOは、隣接セルのフェムトセル（第２の通信エリア）のカバレッジを決める指標と自セルのフェムトセル（第１の通信エリア）のカバレッジを決める指標との比較で用いるカバレッジ指標オフセットである。
【００６１】
本実施形態のフェムトセル基地局における、高負荷時のハンドオーバ制御部１３の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８の図５に対する相違点は、ステップＳ３０４、Ｓ３０６がステップＳ３１２、Ｓ３１３にそれぞれ置き換わった点である。
【００６２】
ステップＳ３１２では、ステップＳ３０３でYESとなった場合に、登録移動局のみ、高負荷の自フェムトセルに対する低負荷の隣接フェムトセルのCIOを増加する。数式１より、CIOを増加することで、ハンドオーバをより早く実施できるので、隣接フェムトセルへのハンドオーバを促進できる。増加したCIOは、基地局無線送受信部１０により各登録移動局に通知するとともに、基地局有線送受信部１５を介して隣接フェムトセル基地局に通知する。
【００６３】
ステップＳ３１３では、ステップＳ３０５でＹＥＳとなった場合に、非登録移動局のみ、高負荷の自フェムトセルに対する低負荷の隣接フェムトセルのCIOを増加する。増加したCIOは、基地局無線送受信部１０により各非登録移動局に通知するとともに、基地局有線送受信部１５を介して隣接フェムトセル基地局に通知する。
【００６４】
以上より、本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１から第３の実施形態における移動局個別の強制ハンドオーバ制御と異なり、数式１のハンドオーバ判定条件を満たす全ての移動局に対して低負荷のフェムトセルへのハンドオーバを促進するので、自フェムトセルの負荷を低減できる。その結果、第１から第３の実施形態と同様に、隣接フェムトセルにハンドオーバした登録移動局も含め、自フェムトセルに接続していた登録移動局のスループットが改善する。
【００６５】
＜その他の実施の形態＞
上述した発明の第１から第４の実施の形態は、LTE方式の無線通信システムに本発明を適用する場合について説明した。しかしながら、本発明の適用先の無線通信方式は特に限定されるものではない。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式であってもよいし、上り回線と下り回線で同一の無線周波数を時間的に分けて使用するＴＤＤ（Time Division Duplex）方式を採用する無線通信システム（例えばWiMAX、IEEE 802.16m）にも本発明は適用可能である。
【００６６】
また、発明の第１から第４の実施形態では、フェムトセル基地局の負荷としてPRB usageを用いた。負荷はこれに限らず、フェムトセル基地局と通信しているフェムトセル移動局の台数（Active UE (User Equipment)数）を用いても良い。または、接続可能な最大の移動局数に対するActive UE数の比率（Active UE比率）を用いても良い。さらに、PRB usageとActive UE比率の重み付け平均値を用いても良い。これにより、PRB usageが同レベルでも、Active UE数の差を考慮できる。Active UE比率をフェムトセル基地局間で交換することで、第１から第４の実施形態と同様に、高負荷の判定や、許容オフセットHoffの設定を行う。
【００６７】
また、発明の第１から第４の実施形態では、フェムトセル移動局のチャネル品質（通信品質）としてRSRPを用いた。チャネル品質はこれに限らず、RSRQを用いても良い。
【００６８】
また、発明の第１から第４の実施形態では、ハンドオーバさせる移動局を選択する際に、隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局の通信品質をデシベル値での差分で求めた。相対的な通信品質の大きさはこれに限らず、隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局の通信品質をmW単位の実数値の差分で求めてもよい。
【００６９】
また、発明の第１から第４の実施形態１では、高負荷の判定に隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局の負荷の差分を用いた。相対的な負荷の大きさはこれに限らず、隣接フェムトセル基地局に対する自フェムトセル基地局の負荷の比率を用いてもよい。
【００７０】
また、発明の第１から第４の実施形態では、フェムトセル基地局のCSGへの登録、非登録に応じて、フェムトセル移動局の優先度を定義した。フェムトセル移動局の優先度はこれに限らず、帯域制御の有無や遅延許容時間、パケットロス率などに応じて定義されるQoS (Quality of Service)を用いてもよい。LTEでは、QCI（QoS Class Identifier）を用いてQoSに応じた優先度を定義する。
【００７１】
また、発明の第１から第４の実施形態では、登録移動局のスループット改善の判定を各フェムトセル基地局が行った。本判定の実施場所はこれに限らず、フェムトセル基地局の管理サーバなど、他の装置で行ってもよい。この場合、必要なチャネル品質や負荷の情報を管理サーバが収集して、管理サーバが各フェムトセル基地局に対して登録移動局のスループット改善の判定を実施し、判定結果を各フェムトセル基地局に通知する。図１を用いて説明すると、管理サーバは例えば図１におけるフェムトＧＷ（ゲートウェイ）３及びネットワーク（ＮＷ）５を介してフェムトセル基地局1-1、1-2に接続される。管理サーバは、送受信部により、フェムトセル基地局1-1の負荷とフェムトセル基地局1-2における負荷とを取得し、フェムトセル基地局1-1のフェムトセル（第１の通信エリア）での登録移動局21-3の通信品質とフェムトセル基地局1-2のフェムトセル（第２の通信エリア）での登録移動局21-3の通信品質とを取得する。管理サーバは図５のステップＳ３０１−Ｓ３０３，Ｓ３０５の処理を行う。また、管理サーバは、登録移動局21-3がハンドオーバ制御対象として選択された場合は、送受信部により、選択結果をフェムトセル基地局1-1に通知し、また非登録移動局22-3がハンドオーバ制御対象として選択された場合は、送受信部により、選択結果をフェムトセル基地局1-1に通知する。
【００７２】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。
【００７４】
（付記１）
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおけるハンドオーバ制御方法であって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得するステップと、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得するステップと、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算するステップと、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップと、
を備えることを特徴とするハンドオーバ制御方法。
【００７５】
（付記２）
前記第１の閾値は、前記第２の基地局に対する、前記１の基地局の相対的な負荷が大きい程、大きい値に設定されることを特徴とする付記１に記載のハンドオーバ制御方法。
【００７６】
（付記３）
前記第２の基地局に対する前記第１の基地局の負荷の差或いは比が第２の閾値より小さい場合に、前記非優先移動局に対して前記ハンドオーバ制御を実施することを特徴とする付記１に記載のハンドオーバ制御方法。
【００７７】
（付記４）
前記第１及び第２の通信品質は、前記第１及び第２の基地局から送信されるリファレンス信号の受信電力であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００７８】
（付記５）
前記第１及び第２の通信品質は、データチャネルのSINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００７９】
（付記６）
前記第１及び第２の通信品質は、スループットであることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８０】
（付記７）
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップは、
前記第１の基地局から前記第２の基地局に強制的にハンドオーバさせるステップである付記１から６のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８１】
（付記８）
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施するステップは、
前記優先移動局又は前記非優先移動局に対して、前記第２の通信エリアのカバレッジを決める指標と前記第１の通信エリアのカバレッジを決める指標との比較で用いるカバレッジ指標オフセットを前記第２の通信エリアのカバレッジが相対的に大きくなるように調整することである付記１から６のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８２】
（付記９）
前記負荷は、基地局において割当可能な全無線リソース数に対するデータ送信時に実際に割り当てられた無線リソース数の比率を表す無線リソースの使用率であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８３】
（付記１０）
前記負荷は、基地局と接続可能な最大の移動局数に対する実際に接続している移動局数の比率を表す接続移動局比率であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８４】
（付記１１）
前記負荷は、基地局において割当可能な全無線リソース数に対するデータ送信時に実際に割り当てられた無線リソース数の比率を表す無線リソースの使用率と、基地局と接続可能な最大の移動局数に対する実際に接続している移動局数の比率を表す接続移動局比率との重み付け平均であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８５】
（付記１２）
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度は、前記第１の基地局または前記第２の基地局におけるCSG(Closed Subscriber Group)に登録されていない場合よりも登録されている場合に高くなるように設定されることを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８６】
（付記１３）
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度は、QCI (Quality of Service Class Identifier)に応じて設定されることを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載のハンドオーバ制御方法。
【００８７】
（付記１４）
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける前記第１の基地局となる基地局装置であって、
自身の前記第１の基地局の負荷を測定する測定手段と、
前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
自身の前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【００８８】
（付記１５）
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムであって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【００８９】
（付記１６）
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続している無線通信システムにおける、前記第１の基地局のための基地局制御プログラムであって、
前記第１の基地局としてのコンピュータに、
前記第１の基地局の負荷を測定する処理と、
前記第２の基地局における負荷を取得する処理と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する処理と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する処理と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局に対して前記第２の基地局へのハンドオーバ制御を実施する処理と、
を実行させることを特徴とする基地局制御プログラム。
【００９０】
（付記１７）
第１の基地局が管理する第１の通信エリアと、第２の基地局が管理し、かつ前記第１の通信エリアの少なくとも一部が重なる第２の通信エリアを含み、
前記第１の基地局または前記第２の基地局との通信の優先度が高い優先移動局が前記第１の基地局に接続し、前記優先移動局よりも前記優先度が低い非優先移動局が前記第１の基地局に接続しており、
前記第１の基地局はハンドオーバ制御を実施する無線通信システムにおける管理サーバであって、
前記第１の基地局の負荷と、前記第２の基地局における負荷を取得する手段と、
前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアに前記優先移動局が存在する場合に、前記第１の通信エリアでの前記優先移動局の第１の通信品質と、前記第２の通信エリアでの前記優先移動局の第２の通信品質とを取得する手段と、
前記第１の基地局の負荷の大きさと前記第２の基地局の負荷の大きさを用いて第１の閾値を計算する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値以下の場合、前記優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段と、
前記第２の通信品質に対する前記第１の通信品質の差或いは比が前記第１の閾値を上回る場合、前記非優先移動局をハンドオーバ制御対象として選択し、選択結果を前記第１の基地局に通知する手段と、
を備えることを特徴とする管理サーバ。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の活用例は、移動通信において、異なるサイズのセルを有する複数種類の基地局が同じエリアに混在する環境で実施する、セル間の負荷分散機能である。負荷の高いセルが局所的に存在する場合、同一のセルサイズを有する周辺のセル、及びより広大なセルサイズを有する周辺のセルとの間で負荷を分散させる用途に有効である。
【符号の説明】
【００９２】
１−１、１−２  フェムトセル基地局
２１−１〜２１−４  フェムトセル移動局（登録移動局）
２２−１〜２２−３  フェムトセル移動局（非登録移動局）
２３−１  マクロ移動局
３  フェムトＧＷ
４  マクロ基地局
５  ネットワーク
１０  基地局無線送受信部
１１  基地局情報記憶部
１２  移動局識別部
１３  ハンドオーバ制御部
１４  負荷測定部
１５  基地局有線送受信部
２００  移動局無線送受信部
２１０  チャネル品質測定部
２２０  登録基地局情報記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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