(57)【要約】      （修正有）【課題】フェムトセルエリアにいる移動局がマクロセルの同期信号を検出することができるようフェムトセル基地局における同期信号電力の設定手段によりマクロセル基地局に対してアクセスを可能とするフェムトセル基地局装置を提供する。【解決手段】セルにおける通信中のユーザー数がある閾値に達した場合に、当該セルにおける同期信号の送信電力を減少させる。【選択図】図１
2013026822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置と無線通信を行なう基地局装置において、
同期信号の送信手段と、送信電力の設定手段と、接続ユーザー数に基づく閾値判定手段とを有し、
前記閾値判定手段が閾値超過と判定したとき、前記設定手段は、同期信号の送信電力を低減することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局装置であって、
さらに、無線リソースの使用率に基づく第２の閾値判定手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基地局装置であって、
さらに、バックホール回線の使用率に基づく第２の閾値判定手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基地局装置であって、
さらに、接続ベアラ数に基づく第２の閾値判定手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基地局装置であって、
さらに、ハードウェアリソースの使用率に基づく第２の閾値判定手段を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の基地局装置であって、
前記同期信号の送信電力を減少する際に、同期信号以外のチャネルの送信電力を増加することを特徴とする基地局装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の基地局装置であって、
前記同期信号の送信電力を減少する際に、ある特定の端末装置に割り当てられたチャネルの送信電力を増加することを特徴とする基地局装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の基地局装置であって、
前記同期信号の送信電力を減少する際に、ある特定のサービスに割り当てられたチャネルの送信電力を増加することを特徴とする基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特にセルラ無線通信システムにおける同期信号の送信方法および当該方法を実現する無線基地局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、送信電力が高く、基地局あたりのカバーエリアが例えば数百メートルから数キロメートルに及ぶマクロセル基地局と呼ばれる基地局を複数設置する。これにより、移動局は、広い範囲において無線通信を行なうことができる。しかし無線通信に用いる電波は、建造物などにより遮蔽され、あるいは減衰される。このため、屋内などでマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所が生じる。
【０００３】
このようなマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所においても安定して通信を行なうため、フェムトセル基地局と呼ばれる送信電力が低く、基地局あたりのカバーエリアが狭い基地局を設置することがある。フェムトセル基地局を設置することにより、移動局は、マクロセル基地局からの電波が弱まる箇所においても通信を行なうことができる。
【０００４】
一方、セルラ無線通信システムでは、同じ無線リソースを複数のセルで共有するため、あるセルにおける通信が異なるセルの通信に対して干渉として働く。例えばあるセルにおける基地局から移動局への下り回線の通信は、近傍のセルにおける下り回線の通信の干渉となる。このため、セル境界付近の移動局の信号受信品質が低下する。また、あるセルにおける移動局から基地局への上り回線の通信は、近傍のセルにおける上り回線の通信の干渉となる。このため十分な通信品質を確保するために移動局は、上り回線送信の為の電力を増加させる必要があり、移動局の消費電力は増加する。また上り回線の干渉の影響を打ち消せるほど移動局の上り回線の送信電力を増加させない場合、基地局における上り回線の受信品質が低下する。
【０００５】
これら干渉の影響を低減するため、特許文献１は、マクロセル基地局装置とフェムトセル基地局装置との間で生じる干渉を低減する技術を開示する。また、特許文献２は、小型無線基地局装置で設置場所の変更が生じた場合でも、他セルへの干渉を低減させる技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５３５６９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線通信システムにおける移動局は、電源がＯＮになった際、まず初めにセルサーチと呼ばれるネットワーク中のセルを発見し同期する処理を行なう。無線通信システムにおける基地局装置は、常に同期信号を送信し続けている。移動局は、基地局から送信される同期信号を受信することによりネットワーク中のセルを発見し、セルとのタイミング同期をとることでネットワークとの各種データの送受信が可能となる。またこのとき、移動局は、複数のセルを検出した場合に、検出した各セルの受信品質を評価し、もっとも受信品質の高いセルに対して通信を行なう。
【０００８】
一方、フェムトセル基地局は、マクロセル基地局のカバーエリア内において、セルがオーバーラップする形で設置される。このとき、フェムトセル基地局エリア内にいる移動局は、フェムトセルおよびマクロセル両方のセルを検出し、より受信品質の高いセルに対してアクセスする。
【０００９】
フェムトセル基地局がマクロセル基地局から離れた位置に設置される場合、フェムトセルエリアにいる移動局は、マクロセル基地局からの受信電力は非常に小さくなってしまう。またフェムトセル基地局からの信号電力が大きな干渉源となり、マクロセルを検出できなくなってしまう。
【００１０】
フェムトセル基地局は、比較的狭いエリアをカバーするため、同時に接続できるユーザー数も比較的少ない。上記のような状況にフェムトセル基地局が設置された場合、すでに同時接続ユーザー数の上限に達しているフェムトセルエリアにおいては、どのセルにもアクセスできない状況になってしまうこともある。
【００１１】
本発明は、上記のような状況においても、フェムトセルエリアにいる移動局がマクロセルの同期信号を検出することができ、マクロセル基地局に対してアクセスを可能とするフェムトセル基地局装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、フェムトセル基地局装置は、当該セルにおける同時接続ユーザー数により、同期信号の送信電力を減少させる。
【００１３】
フェムトセル基地局装置の場合、当該セルのカバーエリアが比較的狭く、それに伴い同時に通信可能なユーザー数も、家庭用フェムトセルで通常４〜８ユーザーと比較的少なく設定されることが多い。そのため当該セルにおける通信中のユーザー数がある閾値に達した場合に、当該セルにおける同期信号の送信電力を減少させる。また同時接続ユーザー数以外にも、たとえば、無線リソースの使用率、ネットワークとの通信量、当該基地局装置におけるＣＰＵやメモリなどのＨＷリソースの使用率、等により上限値を設け、当該上限値に達した場合に当該セルにおける同期信号の送信電力を減少させても良い。
【００１４】
また、同期信号の送信電力を減少させる場合に、たとえば、同期信号の送信電力を減少させた分、他のデータ送信用チャネルの送信電力を増加させることも可能であり、たとえば、ある特定ユーザーへのデータ送信およびある特定サービスデータに対して送信電力を増加させても良い。
【００１５】
上述した課題は、端末装置と無線通信を行なう基地局装置において、同期信号の送信手段と、送信電力の設定手段と、接続ユーザー数に基づく閾値判定手段とを有し、閾値判定手段が閾値超過と判定したとき、設定手段は、同期信号の送信電力を低減する基地局装置により、達成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マクロセルとフェムトセルとの間の同期信号の干渉を減少させることができ、フェムトセルエリアにいる移動局が、フェムトセル基地局における何らかの制限により当該フェムトセルへ接続することができない場合においても、マクロセルエリアの同期信号を検出し、当該マクロセル基地局へ接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】セルラ無線通信システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】フェムトセル基地局の処理を説明するフローチャートである。
【図３】セルラ無線通信システムの構成を説明するブロック図である。
【図４】ＬＴＥシステムにおける同期信号の構成を説明する図である。
【図５】周波数軸上で見たＬＴＥシステムにおける同期信号の割り当てを説明する図である。
【図６】同期信号の送信電力を変更した実施例を説明する図である。
【図７】下り信号と同期信号の送信電力を変更した実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。また、以下では無線通信システムとして３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化が行なわれているＬＴＥ（Long Term Evolution）システムを用いて説明する。しかし、無線通信システムは、これに限定されるものではない。
【００１９】
また、以下ではシーケンスや処理の流れについて特定の順序で説明を行なうことがあるが、ある処理の結果を次の処理で使用するような順序に対する依存性がある場合を除き処理の順序が入れ替わっても良いし、また並行して処理を行なっても良い。
【００２０】
さらに、以下では送信電力設定方法の説明のために着目する基地局をフェムトセル基地局、フェムトセル基地局の周辺にある基地局をマクロセル基地局とする。しかし、周辺の基地局も本実施例の送信電力設定方法を適用しても良い。また、以下では本実施形態の送信電力設定方法を適用するフェムトセル基地局と、その周辺のマクロセル基地局とを区別する必要が無いような場合には単に基地局と呼称する。
【実施例１】
【００２１】
図１を参照して、セルラ無線通信システムの構成を説明する。図１において、セルラ無線通信システム１０００は、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ：Macro evolved Node B）１００、フェムトセル基地局（ＨｅＮＢ：Home evolved Node B）５００、移動局６００、基地局と接続されるネットワーク７００、ネットワーク７００を介して基地局と接続されるコアネットワーク８００から構成されている。
【００２２】
以下では、マクロセル基地局１００またはフェムトセル基地局５００から移動局６００に向けた信号や通信を下り信号や下り通信と称する。逆に、移動局６００からマクロセル１００またはフェムトセル基地局５００に向けた信号や通信を上り信号や上り通信と称する。
【００２３】
マクロセル基地局１００は、ネットワーク７００を介してコアネットワーク８００と接続されている。マクロセル基地局１００は、下り信号を移動局６００に向けて送信し、移動局６００−５が送信した上り信号を受信する。フェムトセル基地局５００は、マクロセル基地局１００と同様にネットワーク１１０を介してコアネットワーク１０４と接続されている。フェムトセル基地局５００は、下り信号を移動局６００に向けて送信し、移動局６００が送信した上り信号を受信する。
【００２４】
マクロセル基地局１００が接続されるネットワーク７００と、フェムトセル基地局５００が接続されるネットワーク７００とは同一のネットワークであっても良いし、ゲートウェイを介して接続される別のネットワークであっても良い。コアネットワーク８００はモビリティ管理や他ネットワークとのゲートウェイ機能を有する。
【００２５】
移動局６００は、マクロセル基地局１００と通信を行なうか、或いはフェムトセル基地局５００と通信を行なうかを下り信号または上り信号の受信品質や伝搬損失を基に決定する。移動局６００の移動などによって伝搬環境が変化した場合、コアネットワーク８００を介して通信を行なう基地局を変更するハンドオーバ処理が行なわれる。
【００２６】
図１では、フェムトセル基地局５００が端末と通信する範囲であるフェムトセルエリア５１０は、マクロセル基地局１００が端末と通信する範囲であるマクロセルエリア１１０の中に配置されている。また、フェムトセル基地局５００の位置は、マクロセルエリア１１０の境界付近である。
【００２７】
フェムトセル基地局５００は、４台の移動局６００−１〜６００−４と通信中である。ここで、フェムトセル基地局５００の同時に通信可能なユーザー数は４ユーザーであり、新たな移動局６００−５は、フェムトセル基地局５００の同期信号を受信して、フェムトセル基地局５００と接続することを決定しても、フェムトセル基地局５００へのアクセスは失敗する。
【００２８】
一方、矢印Ｂで示すフェムトセル基地局５００の同期信号は、矢印Ａで示すマクロセル基地局１００の同期信号に対する妨害波となって、移動局６００−５は、マクロセル基地局１００の同期信号を受信できない。すなわち、移動局６００−５は、フェムトセル基地局５００にもマクロセル基地局１００にもアクセスできない。
【００２９】
図２を参照して、フェムトセル基地局おける同期信号電力設定の処理を説明する。図２において、フェムトセル基地局５００Ａは、電源の投入などにより各種パラメータの初期設定等を含む基地局起動処理を行なう（Ｓ２０１）。この基地局起動処理によりフェムトセル基地局５００Ａは、下り信号の送信を開始し、移動局６００とのデータ通信が可能となる。
【００３０】
この後フェムトセル基地局５００Ａは、閾値判定処理を行なう（Ｓ２０２）。ここでフェムトセル基地局５００Ａは、現在通信中の接続ユーザー数を検出する。フェムトセル基地局５００Ａは、予め設定しておいた閾値との比較を行なう（Ｓ２０３）。ＹＥＳのとき、フェムトセル基地局５００Ａは、同期信号電力設定して（Ｓ２０４）、ステップ２０２に戻る。ここで、同期信号電力設定は、同期信号の電力を、予め設定された電力まで減少させることである。ステップ２０３でＮＯのとき、フェムトセル基地局５００Ａは、同期信号電力をリセットして（Ｓ２０５）、ステップ２０２に戻る。ここで、同期信号電力リセットは、予め設定された電力まで減少させていた同期信号の電力を、元に戻すことである。なお、ステップ２０４とステップ２０５は、既に設定されていたとき何もしないことを含む。
【００３１】
また、ここでは接続ユーザー数による閾値判定を行なっているが、接続ユーザー数以外にも、無線リソースの使用率、バックホール回線の使用率、接続ベアラ数、ＣＰＵやメモリ等のハードウェア（ＨＷ）リソースの使用率、またこれらの組み合わせによる閾値判定基準を用いても良い。
【００３２】
図３を参照して、接続数が閾値を超えたフェムトセル基地局５００Ａからの同期信号電力を減少させた場合を説明する。図３において、セルラ無線通信システム１０００Ａは、マクロセル基地局１００、フェムトセル基地局５００Ａ、移動局６００、基地局と接続されるネットワーク７００、ネットワーク７００を介して基地局と接続されるコアネットワーク８００から構成されている。
【００３３】
フェムトセル基地局５００Ａは、４台の移動局６００−１〜６００−４と通信中である。ここで、フェムトセル基地局５００Ａの同時に通信可能なユーザー数は４ユーザーであり、新たな移動局６００−５は、フェムトセル基地局５００Ａの同期信号を受信して、フェムトセル基地局５００Ａと接続することを決定しても、フェムトセル基地局５００Ａへのアクセスは失敗する。
【００３４】
一方、矢印Ｂ’で示すフェムトセル基地局５００Ａの同期信号は、矢印Ａで示すマクロセル基地局１００の同期信号に対する妨害波となる。しかし、フェムトセル基地局５００Ａの同期信号電力は、予め設定された電力まで減少しているので、移動局６００−５は、マクロセル基地局１００の同期信号を受信できる。すなわち、移動局６００−５は、マクロセル基地局１００にアクセスできる。
【００３５】
図４を参照して、ＬＴＥシステムにおける同期信号を説明する。図４において、ＬＴＥシステムの下り送信フレームは、１０ｍｓのフレーム３０１を基準とし、１フレーム３０１の中に１０個のサブフレーム３０２を含む。下り送信フレーム３０１は、また１サブフレーム３０２の中に１４個のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルを持つ階層構造のフレーム構成をとっている。
【００３６】
ＬＴＥシステムでは、ＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）３０３とＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）３０４と呼ばれる２種類の同期信号により、基地局と移動局との間の同期をとっている。
【００３７】
ＰＳＳ ３０３は、各フレーム中の０番目と５番目のサブフレーム３０２における、７番目のシンボルで送信される。またＳＳＳ ３０４は、ＰＳＳ ３０３と同じサブフレーム３０２内の６番目のシンボルで送信される。
【００３８】
図５を参照して、周波数軸上で見たＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の割り当てを説明する。図５において、ＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の送信帯域４０２は、ＬＴＥ下り全送信帯域に対して、中心の７３サブキャリアにマッピングされる。またＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４以外の残りの帯域４０１は、ユーザーデータ送信用等他のチャネルに使用される。
【００３９】
図６を参照して、ＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の送信電力を減少を説明する。通常無線通信システムでは、移動局が最初に行なうセルサーチの際には、正しくセルを検出するために、極力低い最低受信感度が要求される。このため、基地局は許容されるできるだけ高い送信電力を設定する。一方で、一度接続された移動局に対しては同期維持に必要なだけの送信電力に抑えることが可能である。
【００４０】
図６において、閾値を超えたフェムトセル基地局５００Ａは、ＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の帯域４０２送信電力のみを、接続済みの移動局の同期維持に必要な送信電力に抑える。これによって、閾値を超えたフェムトセル基地局５００Ａは、フェムトセル５１０内の移動局６００がマクロセル基地局１００からの同期信号受信を可能とする。
【００４１】
図７を参照して、ＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の送信電力を減少と他の帯域の送信電力増加を説明する。図７において、図６と同様にＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の送信電力を減少させ、ＰＳＳ ３０３とＳＳＳ ３０４の送信電力を減少させた分、その他のチャネルの送信電力を増加させている。
【００４２】
また、その他のチャネル全体の送信電力を一様に増加させるのではなく、ある特定の移動局に割り当てられるリソース、または高い受信電力が要求されるある特定のサービスに割り当てられるリソースに対して送信電力を増加させても良い。
【００４３】
本実施例によれば、マクロセルとフェムトセルとの間の同期信号の干渉を減少させることができる。また、フェムトセルエリアにいる移動局が、フェムトセル基地局における何らかの制限によりフェムトセルへ接続することができない場合においても、マクロセルエリアの同期信号を検出し、マクロセル基地局へ接続することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１００…マクロセル基地局、１１０…マクロセルエリア、３０１…ＬＴＥ下り送信フレーム、３０２…ＬＴＥ下り送信サブフレーム、３０３…ＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）、３０４…ＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）、４０１…ＬＴＥ下り送信電力、４０２…ＰＳＳ／ＳＳＳ下り送信電力、５００…フェムトセル基地局、５１０…フェムトセルエリア、６００…移動局、７００…ネットワーク、８００…コアネットワーク、１０００…セルラ無線通信システム。
【図１】
2013026822.tif 000003
【図２】
2013026822.tif 000004
【図３】
2013026822.tif 000005
【図４】
2013026822.tif 000006
【図５】
2013026822.tif 000007
【図６】
2013026822.tif 000008
【図７】
2013026822.tif 000009