JP2013540392A - 基地局、ユーザ装置、および基地局におけるエネルギー消費を低減させる方法 - Google Patents

基地局、ユーザ装置、および基地局におけるエネルギー消費を低減させる方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、基地局におけるエネルギー消費を低減させる、新規の基地局、新規のユーザ装置、および方法を提供する。本発明によれば、ある期間にわたってユーザ・サービスを検出しないときに、基地局は、そのトランスミッタのスイッチをオフにし、またそのレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持し、それによってスリープ状態に入り、ウェイク・アップ信号を受信するときには、基地局は、トランスミッタのスイッチをオンにし、それによってウェイク・アップ状態に入る。本方法は、ユーザ・サービスが存在しないときはトランスミッタのスイッチをオフにして、エネルギー消費を低減させ、ユーザがやってくると、基地局をインテリジェントにウェイク・アップさせる。

Description

本発明は、一般にモバイル通信技術に関し、より詳細には、モバイル通信ネットワークにおける基地局およびユーザ装置、ならびに基地局におけるエネルギー消費を低減させる方法に関する。
エネルギー消費は、経済および環境に重大な影響を及ぼすものである。モバイル装置および基地局の数が大幅に増大するとともに、炭酸ガスの放出およびエネルギーの消費は、オペレータが見過ごすことができない運用ペイロード（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐａｙｌｏａｄ）になってきており、エネルギー低減の差し迫った要求を引き起こしている。
モバイル通信ネットワークにおいて、基地局は、多量のエネルギーを必要とし、また運用コストおよび環境に大きな影響を及ぼす。したがって、基地局におけるエネルギー消費を低減させることは、エネルギーの節約に関する限りでは、重要な位置に置かれる。例えば、通常の基地局は、１０００ワットのエネルギー消費を有する。スリープを用いてそのエネルギー消費を低減させることができるユーザ装置とは対照的に、基地局のトランスミッタおよびレシーバは、常にスイッチがオンにされた状態に保持される。基地局のトラフィックは、異なった期間において、大きく変化する。例えば、トラフィックは、深夜には、少なく、また少数の基地局に集中する。さらに、いくつかの基地局は、ある期間においてはトラフィックがないこともある。しかしながら、たとえ（アクティブな）ユーザ・サービスが存在しないとしても、基地局は、トランスミッタおよびレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持する必要があり、このことが不必要なエネルギー消費をもたらしている。
その問題は、マイクロ・セル（例えば、中継局、マイクロ基地局、またはフェムト基地局など）の場合には、より一層悪くなる。通常、少数のユーザにサービスを提供する一例として、フェムト基地局を取り上げる。ユーザは、日中は働きに行く可能性があり、またそれゆえに、フェムトは、日中はずっとユーザ・サービスがない可能性がある。同様に、深夜におけるユーザ・アクセスの確率も低い。フェムトがユーザにサービスを提供する可能性が低くても、フェムトは、依然としてトランスミッタおよびレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持する必要がある。
ユーザ装置が、正常なネットワーク・アクセスとハンドオーバーとを完了するために、必要な制御情報を獲得できることを保証するために、フェムトは、ユーザ・サービスが存在しないときでさえ、制御情報を送信し続けなければならない。制御情報は、物理的同期チャネル（ＰＳＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）、物理的制御フォーマット・インジケータ・チャネル（ＰＣＦＩＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）、物理的ブロードキャスト・チャネル（ＰＢＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）などを含む。同様に、フェムト基地局は、ユーザがランダム・アクセス・チャネルにおいてアクセスする可能性があるので、レシーバをスイッチがオンにされた状態に保持しなければならない。また、トランスミッタのエネルギー消費は、レシーバのエネルギー消費に比べてずっと多い。
フェムト基地局のエネルギー低減に対する知られている最適な解決法は、定期的なスリープおよびウェイク・アップである。言い換えれば、ユーザ・サービスが存在しないとき、フェムト基地局は、定期的に、トランスミッタのスイッチをオフにし、また後でトランスミッタのスイッチをオンにする。ウェイク・アップ期間中に、フェムト基地局は、ユーザ・アクセスとハンドオーバーとを完了させるために、必要な制御信号を送信する。ユーザ・アクセスまたはハンドオーバーが存在しない場合、フェムト基地局は、再びそのスリープ期間に入る。その解決法が、エネルギー消費を低減させることができるときには、下記のいくつかの不利益が存在する。
１．スリープ期間が、エネルギー消費をより多く低減させるように長く設定される場合、ユーザ装置は、アクセスされる前、またはデータを送信する前に、長い時間待たなければならない。また長い待ち時間は、アクセスの失敗をもたらす可能性がある。
２．たとえユーザ・サービスが存在したときから長い時間が（例えば、まる１日）経過しているとしても、フェムト基地局は、定期的にウェイク・アップされなければならない。通常、スリープ時間は、長いユーザの待ち時間、またはアクセスの失敗を回避するために、過剰に長くは設定することはできない。それゆえに、フェムト基地局は、頻繁にウェイク・アップされなければならず、不必要なエネルギーの浪費をもたらす。
３．ユーザが、サービング・セルからスリープしているフェムトに対してハンドオーバーされる場合、深刻な遅延が起こることもある。スリープ期間を停止させることを除いて、フェムト基地局をウェイク・アップさせるメカニズムは、提供されない。
本発明は、先行技術における上記欠点を解決するために、新規の基地局、新規のユーザ装置、および基地局におけるエネルギー消費を低減させる方法を提供するものである。本発明によれば、ある期間にわたってユーザ・サービスを検出しないときには、基地局はそのトランスミッタのスイッチをオフにし、またそのレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持して、それによってスリープ状態に入り、ウェイク・アップ信号を受信すると、基地局はトランスミッタのスイッチをオンにして、それによってウェイク・アップ状態に入る。本方法は、ユーザ・サービスが存在しないときにはトランスミッタのスイッチをオフにして、エネルギー消費を低減させ、またユーザがやってくると、基地局をインテリジェントにウェイク・アップさせる。
具体的には、本発明の一実施形態によれば、基地局におけるエネルギー消費を低減させる一方法が提供される。本方法は、基地局がある期間にわたってユーザ・サービスを検出していないときに、基地局のトランスミッタのスイッチをオフにし、基地局のレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持し、それによって基地局をスリープ状態に入らせるステップと、基地局がウェイク・アップ信号を受信するときに、トランスミッタのスイッチをオンにし、それによって基地局をウェイク・アップ状態に入らせるステップとを含む。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局によって受信されるウェイク・アップ信号は、ユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局によって受信されるアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、所定の周波数で、また所定のシーケンスにおいて送信される。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局によって受信されるアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、プリセットされたウェイク・アップ・トリガ信号しきい値よりも高い強度を有する。
本発明の一代替実施形態によれば、スリープ状態にある基地局が隣接するセルのアップリンク信号の強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを検出すると、基地局はトランスミッタのスイッチをオンにして、それによってウェイク・アップ状態に入り、またウェイク・アップ信号はその強度がプリセットされたしきい値よりも高い、隣接するセルのアップリンク信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、スリープ状態にある基地局が隣接する基地局からウェイク・アップ信号を受信すると、基地局はトランスミッタのスイッチをオンにして、それによってウェイク・アップ状態に入り、また隣接する基地局は、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いことを検出すると、ウェイク・アップ信号を送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、隣接する基地局は、そのリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いユーザ装置のロケーション情報に従って、ユーザ装置が隣接している、スリープ状態にある基地局に対してウェイク・アップ信号を送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、隣接する基地局からのウェイク・アップ信号は、Ｘ２インターフェースを通して、基地局に対して送信される。
本発明の一代替実施形態によれば、ウェイク・アップ信号は、隣接する基地局のユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号であり、また隣接する基地局は、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第２のリンク品質しきい値よりも低いことを検出すると、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するようにユーザ装置に通知する。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局、および／または隣接する基地局は、フェムト基地局、中継局、マイクロ基地局、またはマクロ基地局である。
本発明の一実施形態によれば、エネルギー消費の低減された基地局が、提供される。基地局は、
ユーザ装置に対して信号を送信するための送信デバイスと、
ユーザ装置からウェイク・アップ信号とアップリンク信号とを受信するための受信デバイスと、
受信デバイスと、送信デバイスとの出力信号に従ってユーザ・サービスの存在を検出し、受信デバイスの出力信号に従ってウェイク・アップ信号の受信を検出するための検出デバイスと、
検出デバイスの出力信号に従ってユーザ・サービスのない時間をカウントするためのタイマー・デバイスと、
送信デバイスのスイッチをオンにし、またはオフにするためのスイッチング・デバイスとを含み、スイッチング・デバイスは、タイマー・デバイスによってカウントされるユーザ・サービスのない時間が、プリセットされた時間しきい値に到達すると、送信デバイスのスイッチをオフにして、それによって基地局をスリープ状態において動作させ、また検出デバイスがウェイク・アップ信号を検出すると、送信デバイスのスイッチをオンにして、それによって基地局をウェイク・アップ状態において動作させる。
本発明の一代替実施形態によれば、ウェイク・アップ信号は、ユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、所定の周波数で、また所定のシーケンスにおいて送信される。
本発明の一代替実施形態によれば、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、プリセットされたウェイク・アップ・トリガ信号しきい値よりも高い強度を有する。
本発明の一代替実施形態によれば、受信デバイスによって受信されるウェイク・アップ信号は、その強度がプリセットされたしきい値よりも高い隣接するセルからのアップリンク信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、受信デバイスによって受信されるウェイク・アップ信号は、隣接する基地局からのウェイク・アップ信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、ウェイク・アップ信号は、隣接する基地局により、Ｘ２インターフェースを通して基地局に対して送信される。
本発明の一代替実施形態によれば、ウェイク・アップ信号は、隣接する基地局のユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である。
本発明の一代替実施形態によれば、受信デバイスは、受信デバイスがアップリンク信号を受信して処理した後に、ユーザ装置のアップリンク信号を検出デバイスに対して入力し、また送信デバイスは、検出デバイスが、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いことを検出するときに、ウェイク・アップ信号を生成し、またウェイク・アップ信号をスリープ状態にある隣接する基地局に対して送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局は、ユーザ装置のロケーション情報を推定するためのロケーション推定デバイスをさらに含んでおり、送信デバイスは、リンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いユーザ装置が隣接している、スリープ状態にある隣接する基地局だけに対してウェイク・アップ信号を送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局は、Ｘ２インターフェースを通してウェイク・アップ信号を隣接する基地局に対して送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、基地局は、リソース・スケジューリング・デバイスをさらに含んでおり、受信デバイスは、ユーザ装置のアップリンク信号を受信して処理し、また次いでそれを検出デバイスに対して入力し、また検出デバイスが、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第２のリンク品質しきい値よりも低いことを検出した後に、リソース・スケジューリング・デバイスは、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するようにユーザ装置をスケジュールし、またユーザ装置がウェイク・アップ・トリガ信号を送信するためのリソースを予約する。
本発明の一実施形態によれば、ユーザ装置が提供される。ユーザ装置は、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し送信するための信号生成送信デバイスを含んでいる。
本発明の一代替実施形態によれば、ユーザ装置は、サービング基地局を検出するための検出デバイスをさらに含み、検出デバイスの結果は、信号生成送信デバイスに対して出力され、また信号生成送信デバイスは、検出デバイスが、ＳＩＮＲがプリセットされたしきい値よりも高いサービング基地局を検出しないときに、スイッチをオンにされ、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、信号生成送信デバイスは、ユーザ装置がネットワークに入った後に、スイッチをオンにされ、またアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を直接に送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、ユーザ装置は、基地局からスケジューリング情報を受信するための受信デバイスをさらに含み、信号生成送信デバイスは、受信デバイスが、スケジューリング情報を受信した後に、スイッチをオンにされ、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し送信する。
本発明の一代替実施形態によれば、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、所定の周波数で、また所定のシーケンスにおいて生成され送信される。
本発明によれば、フェムト基地局がアクティブなユーザ・サービスを有していないときに、トランスミッタは、ユーザのネットワーク・アクセスおよびネットワーク・ハンドオーバーに影響を及ぼすことなく、スイッチをオフにされ、フェムト基地局のエネルギー消費を低減させる。したがって、先行技術と比べて、フェムト基地局のエネルギー消費は、非常に低減される。
添付図面に関連して以下の詳細な説明を読んだ後に、また本発明のより包括的な理解とともに、本発明の他の目的および効果がより明らかになり、より簡単に理解されよう。
本発明の一実施形態による、ネットワークに対するユーザ装置のアクセスのプロセスを示す図である。 本発明の一実施形態による基地局を示す構造図である。 本発明の一実施形態によるユーザ装置を示す構造図である。 本発明の一実施形態によるユーザ装置を示す構造図である。 本発明の一実施形態によるユーザ装置を示す構造図である。
すべての上記図面において、全く同じ参照符号は、全く同じ、類似した、または対応する特徴または機能を示している。
本発明の実施形態は、添付図面に関連して詳細に説明される。
図１は、本発明の一実施形態による、ネットワークに対するユーザ装置のアクセスのプロセスを示す図である。本実施形態は、フェムト基地局、中継局、マイクロ基地局、またはマクロ基地局など、ならびにそれらによってサービスを提供されるユーザ装置に適用されてもよい。フェムト基地局を一例として取り上げ、本明細書において以下に詳細に説明する。まず第１に、ステップＳ１０１において、フェムト基地局は、アクティブなユーザ装置が存在するかどうかを検出し、フェムト基地局は、セルの中にアクティブなユーザが存在しないので、それがしばらくの間続いていると見ると、そのトランスミッタのスイッチをオフにして、エネルギー消費を低減させ、またそれによって基地局はスリープ状態に入り、レシーバはスイッチがオンにされた状態に保持され、またスリープ状態にある基地局は、可能性のあるユーザ・アクセスについてのアップリンク探索をし続ける。オプションとして、基地局は、異なるキャリアにおいてトリガ信号を探索することができる。ステップＳ１０２において、ユーザ装置がネットワークに入るときに、ユーザ装置は、まず、正規のプロシージャに従って、一次同期シーケンス（ＰＳＳ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）／二次同期シーケンス（ＳＳＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）など、適切な同期信号を探索する。ユーザ装置が、ＳＩＮＲがプリセットされたしきい値よりも高いサービング基地局を検出しない場合、ユーザ装置は、ステップＳ１０３において、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信して、スリープ状態にある可能性のある基地局をウェイク・アップさせる。アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号の周波数およびシーケンスは、前もって構成されており、また基地局とユーザ装置との両方に知られている。スリープ状態にある基地局は、アップリンク探索をし続けるので、ステップＳ１０４において、基地局はアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を受信し、またそれがプリセットされたしきい値よりも高い強度を有することを検出する。次いで、ステップＳ１０５において、基地局は、ウェイク・アップされ、ウェイク・アップ状態に入り、またそのトランスミッタのスイッチをオンにする。ステップＳ１０６において、基地局は、ＰＳＳ／ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＣＨＩＣＨなどのダウンリンク制御信号を送信する。また次いで、ステップ１０７において、ユーザ装置は、同期信号と必要なシステム情報とを獲得しており、また正規のプロシージャに従ってネットワーク・エントランスを完了する。
オプションとして、ユーザ装置は、その電源が入れられたときにウェイク・アップ・トリガ信号を送信することができる。探索のステップＳ１０２の省略は、ネットワーク・アクセス遅延を低減させるのに役立つ。
ユーザ装置が、隣接するセルからスリープしている基地局へと移動するときに、いくつかの新しいメカニズムが、スリープしている基地局をウェイク・アップさせるために、またユーザ装置が隣接するセルの測定とハンドオーバーとを完了するのを助けるために必要とされる。本発明による、スリープしている基地局をウェイク・アップさせること、およびユーザ装置が隣接するセルの測定とハンドオーバーとを完了する助けを行うことについての３つの実施形態が、本明細書において以下で詳細に説明される。
実施形態１においては、ウェイク・アップ信号を検出しながら、基地局はまた、隣接するセルのアップリンク信号強度を検出する。オプションとして、基地局と、隣接するセルとが、異なったキャリアで動作する場合、基地局は、隣接するセルのキャリアにおいて、隣接するセルのアップリンク信号強度を検知する必要がある。基地局が、隣接するセルのアップリンク信号強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを見出す場合、基地局は、特定のユーザ装置（単数または複数）がセルのエッジにあり、またそのセルに対してハンドオーバーすることが可能であるものと判断する。次いで、基地局は、ウェイク・アップされ、そのトランスミッタのスイッチをオンにし、また隣接するセルのユーザ装置（単数または複数）の測定とハンドオーバーとのための制御信号を送信する。
実施形態２においては、サービング基地局が、ユーザ装置がプリセットされたしきい値を下回るような低いリンク品質を有することを検出する場合、基地局は、低リンク品質を有するユーザ装置が、ハンドオーバーを実行することができるように、隣接するスリープしている基地局をウェイク・アップさせることができる。そのような情報は、Ｘ２インターフェースを通して互いにやりとりされ得る。オプションとして、基地局は、ユーザ装置が隣接しているスリープしている基地局だけに通知し、その基地局だけをウェイク・アップさせることができるように、例えば、３ＧＰＰによってサポートされる位置決め機能を経由して、低リンク品質を有するユーザ装置の大まかなロケーション情報を知ることができる。スリープしている基地局が、Ｘ２インターフェースを通して隣接する基地局からウェイク・アップ信号を受信すると、スリープしている基地局は、隣接する基地局の何らかのユーザ装置がそのスリープしている基地局に対してハンドオーバーする必要があるものと判断し、したがって、自身のトランスミッタのスイッチをオンにし、それによってウェイク・アップ状態に入って、隣接する基地局における低リンク品質を有するユーザ装置の、基地局に対するハンドオーバーを容易にしている。
実施形態３においては、ユーザ装置が、プリセットされたしきい値よりも低いリンク品質を有する場合、ユーザ装置のサービング・セルは、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するようにユーザ装置をスケジュールすることができ、またユーザ装置がアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するためのリソースを予約する。隣接するスリープしている基地局が、隣接するセルの中のユーザ装置からアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を受信し、その強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを検出すると、隣接するスリープしている基地局は、そのトランスミッタのスイッチをオンにし、それによってウェイク・アップ状態に入って、隣接する基地局の中の低リンク品質を有するユーザ装置の、基地局に対するハンドオーバーを容易にする。
図２は、本発明の一実施形態による基地局を示す構造図である。基地局２００は、検出デバイス２０１と、タイマー・デバイス２０２と、スイッチング・デバイス２０３と、受信デバイス２０４と、送信デバイス２０５とを含む。
具体的には、基地局２００の電源が投入された後に、各デバイスは、初期化され、また正常な動作状態に入る。送信デバイス２０５は、ユーザ装置に対して信号を送信するために利用される。受信デバイス２０４は、ユーザ装置からアップリンク信号を受信するために利用される。検出デバイス２０１は、ユーザ・サービスの存在を検出するように構成されている。ユーザ・サービスの存在は、受信デバイスと送信デバイスとが、それぞれアップリンクデータ伝送およびダウンリンクデータ伝送を有するか否かに従って、または他の判断基準に従って判断されることもあるが、このことは、本発明の範囲には影響を及ぼさない。検出デバイス２０１の出力は、タイマー・デバイス２０２に接続されており、このタイマー・デバイスは、ユーザ・サービスのない時間をカウントするために利用される。タイマー・デバイス２０２の出力は、スイッチング・デバイス２０３に接続される。スイッチング・デバイス２０３は、送信デバイスのスイッチをオンにし、またはオフにするために利用される。タイマー・デバイス２０２によってカウントされる、ユーザ・サービスのない時間が、プリセットされた時間しきい値に到達すると、タイマー・デバイス２０２は、スイッチング・デバイス２０３に対して信号を出力し、このスイッチング・デバイスは、次には、送信デバイス２０５に対して信号を出力して、送信デバイスのスイッチをオフにし、それによって基地局２００をスリープ状態で動作させる。そのときに、レシーバは動作状態に保持され、可能性のあるユーザ・アクセスを探索し続ける。オプションとして、基地局２００は、異なるキャリアにおいてトリガ信号を探索することができる。検出デバイス２０１は、受信デバイス２０４が、スリープ状態にあるときに、ウェイク・アップ信号を受信するかどうかを検出するためにも利用される。検出デバイス２０１が、受信デバイス２０４がウェイク・アップ信号を受信し、またそのようなウェイク・アップ信号が、プリセットされたしきい値よりも大きいことを検出すると、検出デバイス２０１は、スイッチング・デバイス２０３に対して信号を出力する。またスイッチング・デバイス２０３は、次には、送信デバイス２０５に対して信号を出力して、送信デバイスのスイッチをオンにし、それによって基地局２００をウェイク状態において動作させる。
スリープしている基地局２００によって受信されるウェイク・アップ信号が何種類か存在する。
１．基地局２００が、スリープ状態にあるときに、受信デバイス２０４によって受信されるウェイク・アップ信号は、ネットワーク・アクセスを必要とするローカル・セルにおけるユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である。ユーザ装置がネットワーク・アクセスを実行するときに、ユーザ装置は、基地局がスリープ状態にあるので、そのＳＩＮＲがプリセットされたしきい値よりも高いサービング基地局を検出することに失敗する。それゆえに、ユーザ装置は、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信して、スリープしている基地局をウェイク・アップさせる。オプションとして、ユーザ装置は、ユーザ装置の電源が投入されると、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信することができ、それによってネットワーク・アクセス遅延を低減させる。アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号の周波数およびシーケンスは、前もって構成されており、また基地局と、ユーザ装置との両方に知られている。スリープしている基地局の受信デバイス２０４は、アップリンク探索をし続けるので、受信デバイスは、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を受信することができ、また検出デバイス２０１が、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号がプリセットされたしきい値よりも高い強度を有することを検出するときに、基地局は、ウェイク・アップされ、また送信デバイス２０５のスイッチをオンにし、それによってウェイク・アップ状態に入る。
２．基地局２００が、スリープ状態にあるときに、受信デバイス２０４によって受信されるウェイク・アップ信号は、その強度がプリセットされたしきい値よりも高い隣接するセルからのアップリンク信号である。基地局２００は、ウェイク・アップ信号を検出しながら、隣接するセルのアップリンク信号強度を検出する。オプションとして、基地局と隣接するセルとが異なるキャリアで動作するときに、基地局は、隣接するセルのキャリアにおいて、隣接するセルのアップリンク信号強度を検知する必要がある。検出デバイス２０１が、隣接するセルのアップリンク信号強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを見出す場合、検出デバイスは、特定のユーザ装置（単数または複数）がセルのエッジにあり、ローカル・セルに対してハンドオーバーすることが可能であるものと判断する。次いで、検出デバイスは、スイッチング・デバイス２０３に対して信号を出力して、送信デバイス２０５のスイッチをオンにする。したがって、基地局がウェイク・アップされ、また送信デバイスは機能を開始し、隣接するセルのユーザ装置（単数または複数）の測定およびハンドオーバーのための制御信号を送信する。
３．基地局２００が、スリープ状態にあるときに、受信デバイス２０４によって受信されるウェイク・アップ信号は、隣接する基地局からのウェイク・アップ信号である。スリープしている基地局の隣接する基地局が、ウェイク状態において動作する場合、そのような隣接する基地局は、サービング基地局と呼ばれる。サービング基地局が、ユーザ装置がプリセットされたしきい値を下回るような低リンク品質を有することを検出する場合、サービング基地局は、隣接するスリープしている基地局をウェイク・アップさせて、低リンク品質を有するユーザ装置のハンドオーバーを容易にすることができる。そのような情報は、Ｘ２インターフェースを通して互いにやりとりされ得る。オプションとして、サービング基地局は、自身が、ユーザ装置が隣接しているスリープしている基地局だけに通知し、その基地局だけをウェイク・アップさせることができるように、例えば、３ＧＰＰによってサポートされる位置決め機能を経由して、低リンク品質を有するユーザ装置の大まかなロケーション情報を知ることができる。スリープしている基地局の受信デバイス２０４が、Ｘ２インターフェースを通して隣接する基地局からウェイク・アップ信号を受信すると、その検出デバイス２０１は、隣接する基地局の何らかのユーザ装置が、スリープしている基地局に対してハンドオーバーする必要があるものと判断する。それゆえに、検出デバイスは、スイッチング・デバイス２０３に対して信号を出力して、送信デバイス２０５のスイッチをオンにし、それによって基地局２００をウェイク・アップさせて、隣接する基地局の中の低リンク品質を伴うユーザ装置の、基地局に対するハンドオーバーを容易にしている。そのような状況において、基地局２００がウェイク・アップ状態で動作するときに、その受信デバイス２０４は、ユーザ装置のアップリンク信号を受信して処理し、また次いでその信号を検出デバイス２０１に対して出力する。検出デバイス２０１が、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いことを検出するときに、検出デバイスは、送信デバイス２０５に対して信号を出力する。送信デバイス２０５は、次に、ウェイク・アップ信号を生成し、またそれを隣接するスリープしている基地局に対して送信する。そのような情報は、Ｘ２インターフェースを通して送信され得ることが好ましい。オプションとして、基地局２００は、例えば、３ＧＰＰによってサポートされる位置決め機能を経由してユーザ装置のロケーション情報を推定するためのロケーション推定デバイスをさらに含んでいる。したがって、基地局２００は、低リンク品質を有するユーザ装置の大まかなロケーション情報を知ることができ、それによってユーザ装置が隣接しているスリープしている基地局だけに通知し、またスリープしている基地局だけをウェイク・アップさせることができる。
４．基地局２００がスリープ状態にあるときに、受信デバイス２０４によって受信されるウェイク・アップ信号は、基地局２００に対してハンドオーバーされる必要がある、隣接するセルの中のユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である。基地局２００における処理は、場合１における処理に類似しており、またスリープ状態にある基地局の受信デバイス２０４は、アップリンク探索をし続ける。それゆえに、基地局２００の受信デバイス２０４がアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を受信し、また検出デバイス２０１が信号の強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを検出するときに、基地局２００はウェイク・アップされ、その送信デバイス２０５のスイッチをオンにし、それによってウェイク・アップ状態に入る。そのような状況においては、ウェイク・アップ状態において動作させられる基地局２００は、リソース・スケジューリング・デバイス２０７をさらに含んでいる。受信デバイス２０４がユーザ装置のアップリンク信号を受信し、処理し、また次いでその信号を検出デバイス２０１に対して入力し、また検出デバイス２０１が、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第２のリンク品質しきい値よりも低いことを検出した後に、リソース・スケジューリング・デバイス２０７は、ユーザ装置がアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するようにスケジュールし、またユーザ装置が、ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するためのリソースを予約する。
図３は、本発明の一実施形態によるユーザ装置を示す構造図である。
図３ａに示されるように、ユーザ装置３００は、信号生成送信デバイス３０１を含んでいる。
具体的には、信号生成送信デバイス３０１は、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し、また送信するために利用される。ユーザ装置３００は、ユーザ装置３００の電源が投入されると、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し、また送信するために、信号生成送信デバイス３０１を初期化するように構成されていることもある。ユーザ装置３００が、ＰＳＳ／ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＣＨＩＣＨなどのダウンリンク制御信号を基地局から受信するときに、ユーザ装置３００は、同期信号と必要なシステム情報とを取得し、また正常なプロシージャに従ってネットワーク・アクセスを完了する。
一代替的解決法が、図３ｂに示されており、ここでは、ユーザ装置は、サービング基地局を検出するための検出デバイス３０２をさらに含んでいる。検出デバイス３０２の結果は、信号生成送信デバイス３０１に対して出力される。検出デバイス３０２が、そのＳＩＮＲがプリセットされたしきい値よりも高いサービング基地局を検出しないときに、信号生成送信デバイス３０１は、スイッチがオンにされ、またアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し、またアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信する。ユーザ装置３００が、ＰＳＳ／ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＰＣＨＩＣＨなどのダウンリンク制御信号を基地局から受信するときに、ユーザ装置３００は、同期信号と、必要なシステム情報とを取得し、また正常なプロシージャに従ってネットワーク・アクセスを完了する。
一代替的解決法が、図３ｃにおいて示されており、ここでは、ユーザ装置は、基地局からスケジューリング情報を受信するための受信デバイス３０３をさらに含んでいる。受信デバイスがスケジューリング情報を受信するときに、このスケジューリング情報は、次いで検出デバイス３０２によって検出され、信号生成送信デバイス３０１は、スイッチがオンにされ、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し、また送信する。
基地局に対応して、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号の周波数およびシーケンスは、前もって構成されており、また基地局と、ユーザ装置との両方に知られている。
本発明においては、干渉のキャンセルと信号検出とを容易にするために、ウェイク・アップ信号は、ノイズの特性に類似した特性（例えば、ＣＤＭＡのＭシーケンスまたはゴールデン・シーケンス（Ｇｏｌｄｅｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ））を有するべきである。通常、そのようなシーケンスは、帯域幅の中心周波数帯域において送信される。それゆえに、ロケーションは、たとえシステム帯域幅が変更されるとしても、不変のままである。基地局は、中心周波数帯域における探索をし続けるか、または基地局は、異なるキャリアにおいて探索することができる。またＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスが推奨される（Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスは、ＬＴＥにおいて、ランダム・アクセス・プリアンブル、アップリンク基準信号、ＰＳＳなどとして広範に使用される）。
ユーザ動作の特性に従って、いくつかの特定の時間間隔が、本発明に適用されるように、適応的に選択される。例えば、基地局は、日中にはスイッチがオンにされ続け、また深夜にはユーザ装置の存在を検出する。ユーザ・サービスが存在しなくなってからある期間が経過している場合に、基地局は、そのトランスミッタのスイッチをオフにし、また可能性のあるウェイク・アップ・トリガを検知する。
基地局がユーザ・サービスを有していないことが一般的である。本発明は、基地局のトランスミッタのスイッチをオフにすること、および対応するベースバンド処理を停止させることにより、エネルギーを節約する。また基地局は、ユーザがやってくる、またはハンドオーバーされる必要があるときに、インテリジェントにウェイク・アップされる。トランスミッタは、レシーバよりも多くのエネルギーを消費するので、本発明は、効果的にエネルギー消費を低減させることができる。
フェムト基地局における従来の定期的なスリープ／ウェイクの方法と比べて、本発明の利点は、以下のようなものである。
１．本発明は、基地局のトランスミッタのスイッチを「完全に」オフにすることができる。従来の方法は、たとえユーザ・データが存在していないときでさえ、何らかの制御信号を送信する定期的なウェイク・アップを必要とする。
２．本発明の方法によれば、ユーザ装置のネットワーク・アクセスまたはハンドオーバーは、従来の方法の場合とは異なり、より遅延が短く、従来の方法の場合には、ユーザ装置のネットワーク・アクセスまたはハンドオーバーは、基地局がそのスリープしている期間にあるときには、遅延が長くなる。
３．本発明は、ユーザ装置をスリープしている基地局に対してハンドオーバーする方法を提供しているが、従来の方法は、ユーザ装置をスリープしている基地局に対してハンドオーバーすることに失敗している。
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せとして実装されることもある。当業者なら、本発明が、データ処理システムにおいて使用するために適した任意の信号搬送媒体の上に配置されたコンピュータ・プログラム製品の形で実装され得ることを理解するであろう。そのような信号搬送媒体は、磁気媒体、光媒体、他の適切な媒体など、マシン読取り可能情報のために使用される伝送媒体または記録可能媒体とすることができる。記録可能媒体の例は、ハード・ディスク・ドライブの形のハード・ディスク、フロッピー・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭドライブとともに使用するための光ディスク、磁気テープ、または当業者によって考えられる他の媒体を含む。また当業者なら、適切なプログラマブル・デバイスを有する任意の通信機器が、プログラム製品によって実施されるような本発明の方法のステップを実行することができることもまた理解するであろう。
本発明の開示された実施形態に対する修正および変形は、本発明の精神を逸脱することなく行われ得ることが、上記説明から理解されるであろう。また本明細書の中の説明は、限定的なものではなく、単に説明的なものにすぎない。したがって、本発明の範囲は、発行された特許請求の範囲だけによって限定される。

Claims (15)

  1. 基地局におけるエネルギー消費を低減させる方法であって、
    前記基地局がある期間にわたってユーザ・サービスを検出していないときに、前記基地局のトランスミッタのスイッチをオフにし、前記基地局のレシーバをスイッチがオンにされた状態に保持し、それによって前記基地局をスリープ状態に入らせるステップと、
    前記基地局がウェイク・アップ信号を受信するときに、前記トランスミッタのスイッチをオンにし、それによって前記基地局をウェイク・アップ状態に入らせるステップと
    を含む方法。
  2. 前記基地局によって受信される前記ウェイク・アップ信号は、ユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記基地局によって受信される前記アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、所定の周波数で、また所定のシーケンスにおいて送信される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記基地局によって受信される前記アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号は、プリセットされたウェイク・アップ・トリガ信号しきい値よりも高い強度を有する、請求項２に記載の方法。
  5. 前記スリープ状態にある前記基地局が、隣接するセルのアップリンク信号の強度がプリセットされたしきい値よりも高いことを検出すると、前記基地局は、前記トランスミッタのスイッチをオンにし、それによって前記ウェイク・アップ状態に入り、前記ウェイク・アップ信号は、その強度が前記プリセットされたしきい値よりも高い前記隣接するセルの前記アップリンク信号である、請求項１に記載の方法。
  6. 前記スリープ状態にある前記基地局が、隣接する基地局から前記ウェイク・アップ信号を受信すると、前記基地局は、前記トランスミッタのスイッチをオンにし、それによって前記ウェイク・アップ状態に入り、また前記隣接する基地局は、それが、ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いことを検出するときに、前記ウェイク・アップ信号を送信する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記隣接する基地局は、そのリンク品質が前記プリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低い前記ユーザ装置のロケーション情報に従って、前記ユーザ装置が隣接している前記スリープ状態にある前記基地局に対して前記ウェイク・アップ信号を送信する、請求項６に記載の方法。
  8. 前記隣接する基地局からの前記ウェイク・アップ信号は、Ｘ２インターフェースを通して、前記基地局に対して送信される、請求項６または７に記載の方法。
  9. 前記ウェイク・アップ信号は、隣接する基地局のユーザ装置からのアップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号であり、前記隣接する基地局は、前記ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第２のリンク品質しきい値よりも低いことを検出すると、前記アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するように前記ユーザ装置に通知する、請求項１に記載の方法。
  10. エネルギー消費の低減された基地局であって、
    ユーザ装置に対して信号を送信するための送信デバイスと、
    前記ユーザ装置からのアップリンク信号およびウェイク・アップ信号を受信するための受信デバイスと、
    前記受信デバイスおよび前記送信デバイスの出力信号に従ってユーザ・サービスの存在を検出し、また前記受信デバイスの出力信号に従って前記ウェイク・アップ信号の受信を検出するための検出デバイスと、
    前記検出デバイスの出力信号に従ってユーザ・サービスのない時間をカウントするためのタイマー・デバイスと、
    前記送信デバイスのスイッチをオンにし、またはオフにするためのスイッチング・デバイスと
    を備え、前記スイッチング・デバイスは、前記タイマー・デバイスによってカウントされるユーザ・サービスのない前記時間が、プリセットされた時間しきい値に到達すると、前記送信デバイスのスイッチをオフにして、それによって前記基地局をスリープ状態において動作させ、また前記検出デバイスが前記ウェイク・アップ信号を検出すると、前記送信デバイスのスイッチをオンにして、それによって前記基地局をウェイク・アップ状態において動作させる、基地局。
  11. 前記受信デバイスは、前記受信デバイスが前記アップリンク信号を受信して処理した後に、前記ユーザ装置の前記アップリンク信号を前記検出デバイスに対して入力し、前記送信デバイスは、前記検出デバイスが、前記ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第１のリンク品質しきい値よりも低いことを検出すると、前記ウェイク・アップ信号を生成し、またそれを前記スリープ状態にある隣接する基地局に対して送信する、請求項１０に記載の基地局。
  12. 前記ユーザ装置のロケーション情報を推定するためのロケーション推定デバイスをさらに備え、前記送信デバイスは、リンク品質がプリセットされたリンク品質しきい値よりも低い前記ユーザ装置が隣接している、前記スリープ状態にある隣接する基地局だけに対して前記ウェイク・アップ信号を送信する、請求項１１に記載の基地局。
  13. リソース・スケジューリング・デバイスをさらに備え、前記受信デバイスが、前記ユーザ装置の前記アップリンク信号を受信して処理し、また次いでそれを前記検出デバイスに対して入力し、また前記検出デバイスが、前記ユーザ装置のリンク品質がプリセットされた第２のリンク品質しきい値よりも低いことを検出した後に、前記リソース・スケジューリング・デバイスは、アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するように前記ユーザ装置をスケジュールし、また前記ユーザ装置が前記ウェイク・アップ・トリガ信号を送信するためのリソースを予約する、請求項１０に記載の基地局。
  14. アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し送信するための信号生成送信デバイスを備えるユーザ装置。
  15. サービング基地局を検出するための検出デバイスをさらに備え、前記検出デバイスの結果は、前記信号生成送信デバイスに対して出力され、また前記信号生成送信デバイスは、検出デバイスが、ＳＩＮＲがプリセットされたしきい値よりも高いサービング基地局を検出しないときに、スイッチをオンにされ、前記アップリンク・ウェイク・アップ・トリガ信号を生成し送信する、請求項１４に記載のユーザ装置。
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