JP2014179693A - 基地局、移動通信システムおよび移動通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力動作と通常動作とを効果的に切り替え可能な基地局を得る。
【解決手段】省電力制御部２０８は、周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、下り信号モニタ部で取得した周辺セル情報とに基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、上り信号モニタ部２０６が、セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる。
【選択図】図１２

Description

この発明は、基地局、基地局により構成される移動通信システム、および移動通信方法に関する。

移動通信システムでは、セル半径が数ｋｍのエリアをカバーするマクロセル基地局の他に、一般家庭や店舗、オフィスビルのような、マクロセル基地局との通信品質を十分に確保することができない屋内に設置され、セル半径が数十ｍ程度のエリアをカバーするフェムトセル基地局が用いられている。

このようなフェムトセル基地局では、マクロセル基地局を含む周辺セルで通信中の移動端末に対する電波干渉の抑圧や、フェムトセル基地局の省電力化を目的として、フェムトセル基地局の使用状況に応じて、無線部の電力を低下させる制御が提案されている。

従来のフェムトセル基地局は、自セルへのアクセス制限を許可した登録移動端末の接続がない場合に無線部の電源をオフ（省電力動作）し、タイマ値を調節可能なタイマを用いて無線部の電源をオン（通常動作）することにより、省電力制御を実行している（例えば、特許文献１参照）。

ここで、タイマ値を調節可能なタイマは、周辺セルの基地局に登録移動端末の在圏状況を問い合わせた結果に応じて、タイマ値を変更またはリセットするものである。具体的には、登録移動端末が遠ざかる方向に移動している場合にはタイマ値を延長し、近づく方向に移動している場合にはタイマ値を短縮する制御を実行する。

また、従来の別のフェムトセル基地局は、一定時間移動端末と通信しない場合に、無線部の電力を低下（省電力動作）させてセル半径を絞り、移動端末が再度接続を要求してきた場合に、無線部の電力を戻す（通常動作）ことにより、省電力制御を実行している（例えば、特許文献２参照）。

また、省電力動作へ移行したフェムトセル基地局が、周辺セルの基地局に対してセル状態を通知するメッセージであるセル情報更新通知（ＥＮＢ ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ ＵＰＤＡＴＥ）や、省電力動作中のフェムトセル基地局に対して、通常動作への復帰を要求するメッセージであるセル起動要求（ＣＥＬＬ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＲＥＱＵＥＳＴ）が規定されている（例えば、非特許文献１参照）。

特許第５０３９１８４号明細書 国際公開第２０１０／０１６１２３号

"３ＧＰＰ ＴＳ ３６．４２３ Ｖ１１．３．０（２０１２−１２）"，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｕｉｎｔｉｌｌｉｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／３ＧＰＰ／Ｓｐｅｃｓ／３６４２３−ｂ３０．ｐｄｆ，ｐｐ．２３〜２５，３０〜３１

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１のフェムトセル基地局は、省電力動作から通常動作へ復帰するための判断材料として、周辺セルにおける登録移動端末の在圏状況およびタイマを使用している。そのため、登録移動端末がフェムトセル基地局の通信可能範囲内に存在するか否か分からない状態で通常動作へ復帰してしまい、省電力化を効果的に実現することができないという問題がある。

例えば、マクロセル内にフェムトセルが孤立して存在している場合等には、登録移動端末がマクロセル内に在圏していたとしても、タイマが満了するまでにフェムトセル基地局との通信可能範囲内に移動しているか否か分からないので、通常動作への復帰が無駄に行われてしまう恐れがある。

また、特許文献２のフェムトセル基地局は、省電力動作中においても、移動端末が再度接続を要求してくる場合に備えて、報知情報等の無線送信を完全には停止せず、無線部の電力を低下させた状態で待機する。そのため、省電力化を十分に実現することができないという問題がある。

例えば、省電力動作中において、移動端末が再度接続を要求してきたことを考えた場合に、無線部の電力を低下させすぎると、移動端末がフェムトセル基地局を検出することができず、再接続を要求することができないので、ある程度の電力で報知情報を送信している必要がある。

また、非特許文献１では、省電力動作への移行時や通常動作への復帰の要求時に、基地局間で送受信するメッセージが規定されているが、省電力動作を実現するための方法は、移動通信システムの運用に任されている。そのため、これらのメッセージに含める詳細情報についても、省電力動作と通常動作とを効果的に切り替えるための情報は、規定されていない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、周辺セルへの電波干渉の抑圧および基地局の省電力化を実現するために、基地局の省電力動作と通常動作とを効果的に切り替えることができる基地局、移動通信システムおよび移動通信方法を得ることを目的とする。

この発明に係る基地局は、移動通信システムを構成する基地局であって、自己のセルの周辺に存在する周辺セルの基地局が送信する第１信号を受信し、第１信号のタイミングおよび第１信号に含まれる情報を解析して、周辺セル情報を取得する下り信号モニタ部と、周辺セルの基地局と通信する移動端末が送信する第２信号を受信し、第２信号に含まれる情報を解析する上り信号モニタ部と、無線送信および無線受信の動作状態を独立に制御する省電力制御部と、無線送信の動作状態の変化を、セル情報更新通知として周辺セルの基地局に対して送信するセル情報更新部と、を備え、省電力制御部は、周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、下り信号モニタ部で取得した周辺セル情報に基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、上り信号モニタ部が、セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させるものである。

この発明に係る基地局によれば、省電力制御部は、周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、下り信号モニタ部で取得した周辺セル情報とに基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、上り信号モニタ部が、セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる。
そのため、基地局の省電力動作と通常動作とを効果的に切り替えることができ、周辺セルへの電波干渉の抑圧および基地局の省電力化を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る移動通信システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムを示す別の構成図である。 図２に示した状態における基地局の動作を示すシーケンス図である。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムを示すさらに別の構成図である。 図４に示した状態における基地局の動作を示すシーケンス図である。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムを示すさらにまた別の構成図である。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおける処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおける別の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるさらに別の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるさらにまた別の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるマクロセル基地局を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるフェムトセル基地局を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係る移動通信システムにおけるフェムトセル基地局を示すブロック構成図である。

以下、この発明に係る基地局、移動通信システムおよび移動通信方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る移動通信システムを示す構成図である。図１において、この移動通信システムは、マクロセル基地局により形成されたマクロセル１と、マクロセル１の通信エリア内で、１つ以上のフェムトセル基地局により形成されたフェムトセル２ａ〜２ｅと、移動端末（ＵＥ）３ａ〜３ｈとから構成されている。

また、図１において、フェムトセル２ａ、２ｂ、２ｃは、無線送受信を行う「通常動作」状態のフェムトセルを示しており、フェムトセル２ｄ、２ｅは、無線送受信を停止した「第１省電力動作」状態のフェムトセルを示している。なお、この発明のフェムトセル基地局は、無線受信を行うが無線送信を行わない「第２省電力動作」を行うことができるが、この動作については、後述する。

また、それぞれ移動端末３ａは、フェムトセル２ａで通信中、移動端末３ｂは、フェムトセル２ｂで通信中、移動端末３ｃは、フェムトセル２ｃで通信中の状態であり、移動端末３ｄ〜３ｈは、マクロセル１で通信中の状態である。

ここで、フェムトセル２ａのフェムトセル基地局は、「通常動作」状態なので、移動端末３ａから周辺セル情報を収集できることは、３ＧＰＰ規格を採用した移動通信システムにおける基地局動作と同様である。これにより、フェムトセル基地局は、周辺セルの基地局を唯一に特定する識別情報（ＰＬＭＮ−ＩｄｅｎｔｉｔｙおよびＣｅｌｌ−Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）や物理セルＩＤ等の周辺セル情報を記憶する。

なお、この発明のフェムトセル基地局は、移動端末と同様に、周辺セルの基地局が送信した報知情報を受信する周辺セルサーチ機能を有しており、通信中の移動端末がない状態で周辺セルサーチを行うことにより、移動端末から周辺セル情報を収集することに加えて、独自に周辺セルの情報を取得することができる。周辺セル情報の取得は、上記「第２省電力動作」状態において実行するが、この動作については、後述する。

続いて、図１に示した状態から、移動端末３ａがフェムトセル２ａの圏外に移動した状態を図２に示す。このような状態では、移動端末３ａは、マクロセル１へハンドオーバし、マクロセル１で通信中の状態となる。

この状態における基地局の動作について、図３を参照しながら説明する。図３において、フェムトセル２ａのフェムトセル基地局２００は、通信中の移動端末がなくなったこと（移動端末数＝０）を検出すると（４−１）、省電力動作移行タイマを起動する（４−２）。この状態では、フェムトセル基地局２００は、「通常動作」状態を維持しており、報知情報の送信および移動端末からのランダムアクセス受付が可能な状態である。

次に、移動端末との通信が行われない状態が一定期間継続し、省電力動作移行タイマが満了すると（４−３）、無線送受信停止条件が満たされたとして、フェムトセル基地局２００のセル状態は、「通常動作」状態から「第１省電力動作」状態へ移行する（４−４）。なお、図示していないが、省電力動作移行タイマ起動中に移動端末との通信が開始された場合には、省電力動作移行タイマを停止する。

続いて、フェムトセル基地局２００は、すべての周辺セルに対してセル情報更新通知（ＥＮＢ ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ ＵＰＤＡＴＥ）（５−１）を送信し、セル状態が「第１省電力動作」状態となったことを通知する。

この発明の実施の形態１では、周辺セルがマクロセル基地局１００のみであり、セル情報更新通知（５−１）を受信したマクロセル基地局１００は、フェムトセル基地局２００のセル状態を保存し（６−１）、セル情報更新応答（ＥＮＢ ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ ＵＰＤＡＴＥ ＡＣＫＮＯＷＬＥＤＧＥ）（５−２）を、フェムトセル基地局２００へ送信する。以上に示した動作により、図２に示されるように、フェムトセル２ａは、「第１省電力動作」状態となる。

次に、図２に示した状態から、マクロセル１で通信中の移動端末が増加した状態を図４に示す。ここで、増加した移動端末は、移動端末３ｐ〜３ｔとして、通信を開始した順に示している。

図４において、移動端末３ｑは、フェムトセル２ｅの範囲内に存在するが、フェムトセル２ｅは、「第２省電力動作」状態または「第１省電力動作」状態で動作しているので、マクロセル１と通信中である。

この状態における基地局の動作について、図５を参照しながら説明する。図５において、マクロセル基地局１００は、通信中の移動端末が増加する毎に、負荷増加判定を行う（７−１）。ここで、負荷増加判定は、通信中の移動端末数が、あらかじめ定めた接続端末数に達しているか否かにより判定する。

次に、マクロセル基地局１００は、通信中の移動端末数が、あらかじめ定めた接続端末数に達している場合には、高負荷状態と判定して、ハンドオーバ候補の移動端末を決定する（７−２）。ここで、ハンドオーバ候補の移動端末は、通信品質の悪い移動端末の順に、あらかじめ定めたハンドオーバ候補の移動端末数の分とする。

なお、別の負荷増加判定方法としては、単位時間当たりに、自セルで通信中の移動端末と送受信した制御情報（ＲＲＣメッセージ）の数が、あらかじめ定めた送受信回数に達したか否かにより判定し、送受信回数に達している場合に高負荷としてもよい。この場合のハンドオーバ候補の移動端末は、上記制御情報の送受信数が多い移動端末の順に、あらかじめ定めたハンドオーバ候補の移動端末数の分とする。

続いて、マクロセル基地局１００は、保存しているフェムトセル基地局２００のセル状態から、「第１省電力動作」状態となっているフェムトセル基地局２００を抽出する（７−３）。また、マクロセル基地局１００は、これらのフェムトセル基地局に対して「通常動作」状態へ復帰することを要求するために、セル起動要求（後述する）に含める無線受信スケジュールの情報を生成する（７−４）。

無線受信スケジュールの情報とは、後にマクロセル基地局１００が移動端末３に対してランダムアクセス開始を要求し、移動端末３がＰｒｅａｍｂｌｅ送信を行うタイミングが含まれる情報であり、マクロセル基地局１００の時刻情報であるＳＦＮとＳｕｂｆｒａｍｅとを基準に生成される。

すなわち、開始時刻、期間、周期、最大回数であり、例えば「開始時刻」はランダムアクセス開始要求の送信時刻を示し、「期間」は開始時刻から１回以上実行されるＰｒｅａｍｂｌｅ送信が完了するまでの期間を示し、「周期」はランダムアクセス開始要求の送信間隔を示し、「最大回数」はランダムアクセス開始要求の繰返し回数を示している。

次に、マクロセル基地局１００は、生成した無線受信スケジュールの情報をセル起動要求（ＣＥＬＬ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＲＥＱＵＥＳＴ）（８−１）に含め、さらに、ランダムアクセスに用いるＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤを含めてフェムトセル基地局２００へ送信する。

なお、セル起動要求（８−１）に含まれる無線受信スケジュールの情報には、フェムトセル基地局２００が、マクロセル基地局１００の報知情報取得を高速に実行できるようにするために、マクロセル基地局１００で使用している物理セルＩＤを含めてもよい。

続いて、セル起動要求（８−１）を受信したフェムトセル基地局２００は、「第１省電力動作」状態から、無線送信を行わずに無線受信を行う「第２省電力動作」状態へ切り替える。ここで、「第２省電力動作」状態は、無線送信を行わないので、「通常動作」状態よりも消費電力が低く、周辺セルへの電波干渉もない。

次に、「第２省電力動作」状態へ切り替えたフェムトセル基地局２００は、無線受信の開始とともに下り信号モニタを開始し、要求元であるマクロセル基地局１００の報知情報を受信し（９−１）、マクロセル基地局１００の現在の時刻情報を得る。なお、フェムトセル基地局２００は、セル起動要求（８−１）にマクロセル基地局の物理セルＩＤが含まれていれば、これを用いて報知情報を取得する。

また、フェムトセル基地局２００は、下り信号モニタから上り信号モニタへ切り替えて、マクロセル基地局１００の現在の時刻情報とセル起動要求（８−１）に含まれている無線受信スケジュール情報とＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤとに基づいて、上り信号モニタを開始する（９−２）。

上り信号モニタは、「開始時刻」から始めて「期間」の時間だけモニタを行い、指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤが受信できるか否かを判定する。また、下り信号モニタから上り信号モニタへ切り替えるにあたっては、下りと上りとで無線周波数が異なるので、無線周波数の切り替えも実行する。ただし、ＴＤＤのように、下りと上りとで無線周波数が同じ場合には、無線周波数の切り替えは不要である。なお、指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤとは、例えば送信電力の低い上り信号の識別子とする。

一方、マクロセル基地局１００は、移動端末３に対してランダムアクセス開始要求（ＰＤＣＣＨ ｏｒｄｅｒ）（８−２）を送信することで、移動端末３から指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤのＰｒｅａｍｂｌｅ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｒｅａｍｂｌｅ）（８−３）を受信し、ランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）（８−４）を送信する。

なお、マクロセル基地局１００は、一定期間内に移動端末３からＰｒｅａｍｂｌｅ（８−３）が受信できなければ、移動端末３にランダムアクセス要求（８−２）を再度送信し、最大回数まで実行する。

続いて、フェムトセル基地局２００は、上り信号モニタにより、移動端末３が指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤで送信したＰｒｅａｍｂｌｅを受信することができれば（９−３）、移動端末３がフェムトセル基地局２００の近くに存在している可能性が高いと判断し、「通常動作」状態へ復帰することで無線送受信を再開する（９−４）。

ここで、フェムトセル基地局２００は、上り信号モニタを実施している「期間」内に、指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤを確認することができない場合には、セル起動要求（８−１）に含まれている無線受信スケジュール情報の「周期」、「期間」、「最大回数」に従って再度上り信号モニタを実施し、指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤの受信を確認する。

しかしながら、フェムトセル基地局２００は、最終的に指定されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤの受信を確認することができなければ、「第２省電力動作」状態から「第１省電力動作」状態へ移行した後、マクロセル基地局１００に対して失敗を示すセル起動応答（ＣＥＬＬ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＲＥＳＰＯＮＳＥ）（８−５）を送信する。

また、上述したように、フェムトセル基地局２００は、セル起動要求（８−１）に含まれている無線受信スケジュール情報に従って上り信号モニタを実行しているが、無線受信スケジュール情報により無線受信を行わない時間帯があれば、その時間帯については「第２省電力動作」状態から「第１省電力動作」状態へ移行してもよい。この場合には、「周期」に従った次の無線受信開始タイミングで「第２省電力動作」状態へ移行すればよい。これにより、省電力効果を高めることができる。

次に、フェムトセル基地局２００が「通常動作」状態へ復帰すると、移動端末３がフェムトセル基地局２００を検出できるようになり、ハンドオーバ候補の基地局となる（１０−１）。続いて、通常のハンドオーバが実施され、移動端末３がマクロセル基地局１００からフェムトセル基地局２００へハンドオーバを行う（１１−１）。

この様子は、図６に示されるように、図４において「第２省電力動作」状態または「第１省電力動作」状態で動作していたフェムトセル２ｅが「通常動作」状態へ復帰し、このフェムトセル２ｅに移動端末３ｑがハンドオーバし、フェムトセル２ｅの基地局と通信を行う状態となる。

このように、無線送信および無線受信を停止した「第１省電力動作」状態であるフェムトセル基地局２００が、無線送信を行わずに無線受信を行う「第２省電力動作」状態へ移行し、移動端末３が近傍に存在する可能性が高いと判断した時点で「通常動作」状態へ移行するので、不必要に「通常動作」状態へ移行することがなく、高い省電力効果が得られるとともに、周辺セルへの不要な電波干渉を抑圧する効果が得られる。

なお、上記の説明では、上り信号モニタが、「開始時刻」から始めて「期間」の時間だけモニタすると説明したが、これに限定されず、周辺セルの基地局と通信する移動端末が送信する無線信号の信号強度があらかじめ定められたレベル以上である場合に、「第２省電力動作」状態へ移行したフェムトセル基地局２００を、「通常動作」状態へ移行してもよい。このとき、フェムトセル基地局２００は、無線受信の動作を停止した場合に、次回の無線受信を開始するタイマを備え、このタイマの満了により、無線受信が開始される。

また、移動端末３がフェムトセル基地局２００へハンドオーバすることにより、マクロセル基地局１００の負荷が軽減される。さらに、移動端末３では、近傍のフェムトセル基地局２００と通信を行うので、通信品質が改善される効果も期待することができる。

以下、図７のフローチャートを参照しながら、図５に示した負荷増加判定（７−１）からセル起動要求（８−１）までの処理について説明する。
まず、負荷判定が実行され（ステップＳ１）、負荷が大きい（通信中の移動端末数が、あらかじめ定めた接続端末数に達している）か否かが判定される（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、負荷が大きい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、端末（移動端末）との通話品質から、ハンドオーバ候補の端末を抽出する（ステップＳ３）。一方、ステップＳ２において、負荷が小さい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図７の処理を終了する。

続いて、無線送受信停止中（第１省電力動作）のセルが抽出され（ステップＳ４）、無線受信スケジュールの情報が生成され（ステップＳ５）、セル起動要求（８−１）が送信され（ステップＳ６）、上り送信指示開始タイマが起動されて（ステップＳ７）、図７の処理が終了する。

次に、図８のフローチャートを参照しながら、図５に示した報知情報受信（９−１）から上り信号モニタ開始（９−２）までの処理について説明する。
まず、セル起動要求（８−１）を受信した後、下り信号モニタが開始される（ステップＳ１１）。

続いて、要求元の物理セルＩＤで報知情報が受信され（ステップＳ１２）、要求元の下り送信タイミングと時刻とが取得され（ステップＳ１３）、無線受信開始タイマが起動されて（ステップＳ１４）、図８の処理が終了する。

次に、図９のフローチャートを参照しながら、図５に示したランダムアクセス開始要求（８−２）時の処理について説明する。
まず、ランダムアクセス開始要求（８−２）が送信され（ステップＳ２１）、送信回数が最大送信回数であるか否かが判定される（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、最大送信回数でない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、再送用タイマが起動されて（ステップＳ２３）、図９の処理が終了する。一方、ステップＳ２２において、最大送信回数である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、そのまま図９の処理を終了する。

続いて、図１０のフローチャートを参照しながら、図５に示したＰｒｅａｍｂｌｅの受信（９−３）からセル起動応答（８−５）までの処理について説明する。
まず、無線受信開始タイマが満了した後、上り信号モニタが開始され（ステップＳ３１）、指定のＰｒｅａｍｂｌｅが検出されたか否かが判定される（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２において、指定のＰｒｅａｍｂｌｅが検出された（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、無線受信スケジュールが停止され（ステップＳ３３）、成功を示すセル起動応答（８−５）が送信されて（ステップＳ３４）、図１０の処理が終了する。

一方、ステップＳ３２において、指定のＰｒｅａｍｂｌｅが検出されない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、無線受信スケジュールが終了したか否かが判定される（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５において、無線受信スケジュールが終了した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、失敗を示すセル起動応答（８−５）が送信されて（ステップＳ３６）、図１０の処理が終了する。

一方、ステップＳ３５において、無線受信スケジュールが終了していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、無線受信開始タイマが起動されて（ステップＳ３７）、図１０の処理が終了する。

ここで、この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるマクロセル基地局１００の構成を図１１に示す。図１１において、マクロセル基地局１００は、制御情報送受信部（セル起動要求送信部）１０１、有線データ送受信部１０２、無線データ送受信部１０３、ベースバンド信号処理部１０４、無線送受信部１０５、負荷監視部１１０、周辺セル状態記憶部１１１および無線受信スケジュール生成部１１２を有している。

制御情報送受信部１０１は、周辺セルの基地局とセル情報更新通知、セル情報更新応答、セル起動要求、セル起動応答等のメッセージ送受信や、移動端末３のハンドオーバに伴う制御を行う。有線データ送受信部１０２は、ネットワークを介して、周辺セルの基地局や上位装置との通信を行う。

無線データ送受信部１０３は、ＭＡＣプロトコル等、移動端末３と通信するためのプロトコル処理や無線データへのフォーマット変換を行う。ベースバンド信号処理部１０４は、無線信号の変復調処理を行う。無線送受信部１０５は、無線信号の送受信を行う。

負荷監視部１１０は、周辺セルの基地局の負荷状態を監視するとともに、ハンドオーバ候補の移動端末３を決定する。周辺セル状態記憶部１１１は、周辺セルの動作状態を記憶する。無線受信スケジュール生成部１１２は、セル起動要求（８−１）に含める無線受信スケジュール情報を生成する。

続いて、この発明の実施の形態１に係る移動通信システムにおけるフェムトセル基地局２００の構成を図１２に示す。図１２において、フェムトセル基地局２００は、制御情報送受信部（セル情報更新部）２０１、有線データ送受信部２０２、無線データ送受信部２０３、ベースバンド信号処理部２０４、無線送受信部２０５、上り信号モニタ部２０６、下り信号モニタ部２０７、省電力制御部２０８および受信周波数切り替え部２０９を有している。

制御情報送受信部２０１は、周辺セルの基地局とセル情報更新通知、セル情報更新応答、セル起動要求、セル起動応答等のメッセージ送受信や、移動端末３のハンドオーバに伴う制御を行う。有線データ送受信部２０２は、ネットワークを介して、周辺セルの基地局や上位装置との通信を行う。

無線データ送受信部２０３は、ＭＡＣプロトコル等、移動端末３と通信するためのプロトコル処理や無線データへのフォーマット変換を行う。ベースバンド信号処理部２０４は、無線信号の変復調処理を行う。無線送受信部２０５は、無線信号の送受信を行う。

上り信号モニタ部２０６は、「第２省電力動作」状態において、上り信号を解析する。下り信号モニタ部２０７は、「第２省電力動作」状態において、下り信号を解析する。省電力制御部２０８は、「通常動作」状態、「第１省電力動作」状態および「第２省電力動作」状態の切り替えを制御し、主に無線送受信部２０５、上り信号モニタ部２０６、下り信号モニタ部２０７および受信周波数切り替え部２０９に対して、動作のオン／オフを指示する。

ここで、無線データ送受信部２０３やベースバンド信号処理部２０４については、常時動作する必要のある制御情報送受信部２０１や有線データ送受信部２０２等と物理的に分離した構成とすることで、動作のオン／オフの対象とすることができる。

受信周波数切り替え部２０９は、省電力制御部２０８の制御により、下りと上りとで周波数を切り替える場合に、制御情報送受信部２０１を経由して省電力制御部２０８から周波数切り替え指示を受信し、無線送受信部２０５において受信周波数を切り替える。

以上のように、実施の形態１によれば、省電力制御部は、周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、下り信号モニタ部で取得した周辺セル情報とに基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、上り信号モニタ部が、セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる。
そのため、基地局の省電力動作と通常動作とを効果的に切り替えることができ、周辺セルへの電波干渉の抑圧および基地局の省電力化を実現することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、マクロセル基地局とフェムトセル基地局との間で負荷分散を行う制御例を示したが、これに限定されず、フェムトセル基地局と周辺のフェムトセル基地局との間で負荷分散を行う場合であっても、同様に適用することが可能である。

例えば、マクロセルの電波が届きにくい場所において、フェムトセルが密集して存在し、フェムトセル基地局間でハンドオーバが可能なセル構成となっている場合に、フェムトセル基地局と周辺のフェムトセル基地局との間での負荷分散を適用することができる。

この場合には、上述した実施の形態１で示したマクロ基地局の動作をフェムトセル基地局が実行することになり、フェムトセル基地局の装置構成としては、図１３に示すように、図１１に示したマクロセル基地局と図１２に示したフェムトセル基地局との構成を併せ持つ形となる。

なお、図１３の各部の説明は、図１１および図１２と同様なので、説明を省略する。また、図１３では、図１１および図１２でそれぞれ１００番台および２００番台の符号で示された各部を、３００番台の符号で示している。

実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、基地局間の制御を前提として負荷分散、省電力制御、電波干渉抑圧を行っていたが、これに限定されず、基地局間の制御を省略することにより、フェムトセル基地局単独で省電力制御、電波干渉抑圧を行うことができる。

この場合には、基地局間の制御を省略するので、図３に示したマクロセル基地局１００の動作は不要となる。すなわち、フェムトセル基地局は、単独で「通常動作」状態から「第１省電力動作」状態へ移行する。

具体的には、フェムトセル基地局は、「第１省電力動作」状態から「第２省電力動作」状態への移行を、タイマを用いて実行する。すなわち、「第１省電力動作」状態へ移行した時点でタイマを起動し、タイマ満了により「第２省電力動作」状態へ移行する。

また、「第２省電力動作」状態では、上記実施の形態１で説明した下り信号モニタは不要となり、上り信号モニタを実施する。上り信号モニタでは、上り信号が存在するか否かを判定するのみであり、無線信号の電力測定を行う。

すなわち、あらかじめ定めた電力レベル閾値よりも高いレベルの上り信号が受信された場合には、「第２省電力動作」状態から「通常動作」状態へ復帰する。一方、電力レベル閾値よりも高い信号が受信されなければ、「第２省電力動作」状態から「第１省電力動作」状態へ移行する。

以上のような制御を行うことで、マクロセル基地局の電波が届かない場所や、周辺セルにフェムトセルが存在しないような場合であっても、フェムトセル基地局単独で省電力効果を得ることができる。さらに、フェムトセル基地局が周辺セルとして存在する場合には、電波干渉抑圧の効果も期待することができる。

なお、当然のことながら、マクロセル基地局が周辺セルに存在する場合であっても、フェムトセル基地局やマクロセル基地局の構成を簡略することができ、フェムトセル基地局の省電力効果や電波干渉抑圧の効果も得ることができる。

１ マクロセル、２ａ〜２ｅ フェムトセル、３ａ〜３ｈ、３ｐ〜３ｔ 移動端末、１００ マクロセル基地局、１０１ 制御情報送受信部、１０２ 有線データ送受信部、１０３ 無線データ送受信部、１０４ ベースバンド信号処理部、１０５ 無線送受信部、１１０ 負荷監視部、１１１ 周辺セル状態記憶部、１１２ 無線受信スケジュール生成部、２００ フェムトセル基地局、２０１ 制御情報送受信部、２０２ 有線データ送受信部、２０３ 無線データ送受信部、２０４ ベースバンド信号処理部、２０５ 無線送受信部、２０６ 上り信号モニタ部、２０７ 下り信号モニタ部、２０８ 省電力制御部、２０９ 受信周波数切り替え部。

Claims (16)

1. 移動通信システムを構成する基地局であって、
   自己のセルの周辺に存在する周辺セルの基地局が送信する第１信号を受信し、前記第１信号のタイミングおよび前記第１信号に含まれる情報を解析して、周辺セル情報を取得する下り信号モニタ部と、
   前記周辺セルの基地局と通信する移動端末が送信する第２信号を受信し、前記第２信号に含まれる情報を解析する上り信号モニタ部と、
   無線送信および無線受信の動作状態を独立に制御する省電力制御部と、
   無線送信の動作状態の変化を、セル情報更新通知として前記周辺セルの基地局に対して送信するセル情報更新部と、を備え、
   前記省電力制御部は、
   前記周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、前記セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、前記下り信号モニタ部で取得した周辺セル情報とに基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、
   前記上り信号モニタ部が、前記セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる
   基地局。
2. 移動通信システムを構成する基地局であって、
   自己のセルの周辺に存在する周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル情報更新通知を受信し、前記周辺セルの無線送信の動作状態を記憶する周辺セル状態記憶部と、
   前記自己のセルの負荷状態を監視して、ハンドオーバ候補の移動端末を決定する負荷監視部と、
   前記負荷監視部が高負荷状態を検出することで、無線送信の動作を停止している周辺セルに対して、通常動作への移行をネットワーク経由で要求するとともに、負荷分散の対象として決定した移動端末に、あらかじめ定められた識別子を含む上り信号を送信指示するセル起動要求送信部と、
   前記上り信号に含まれる前記識別子と、前記上り信号を前記周辺セルの基地局で受信する期間を定めた無線受信スケジュール情報とを生成して、前記セル起動要求送信部から送信されるセル起動要求に含める無線受信スケジュール生成部と、
   を備えた基地局。
3. 請求項１に記載された基地局の機能と、請求項２に記載された基地局の機能とを組み合わせた機能を有する基地局。
4. 前記周辺セルが送信する下り信号のモニタと、前記周辺セルの基地局と通信する移動端末が送信する上り信号のモニタとを行うために、前記下り信号と前記上り信号との受信周波数を切り替える受信周波数切り替え部をさらに備えた
   請求項１または請求項３に記載の基地局。
5. 前記負荷監視部は、前記自己のセルの基地局と通信する移動端末の数が、あらかじめ定めた接続端末数に達した場合に、前記自己のセルの負荷状態が高負荷であることを検出するとともに、前記周辺セルへのハンドオーバ候補とする移動端末を、通信品質の悪い移動端末の順に決定する
   請求項２または請求項３に記載の基地局。
6. 前記負荷監視部は、前記自己のセルの基地局と通信する移動端末の数と送受信する制御情報数とが、単位時間当たりあらかじめ定められた数に達した場合に、前記自己のセルの負荷状態が高負荷であることを検出するとともに、前記周辺セルへのハンドオーバ候補とする移動端末を、前記制御情報の送受信が多い移動端末の順に決定する
   請求項２または請求項３に記載の基地局。
7. 前記上り信号モニタ部は、前記第２信号の強度を測定し、
   前記省電力制御部は、前記上り信号モニタ部で測定された前記第２信号の強度が、あらかじめ定められたレベル以上である場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる
   請求項１に記載の基地局。
8. 前記無線受信の動作を停止した場合に、次回の無線受信を開始するタイマを備え、
   前記省電力制御部は、このタイマの満了により、無線受信を開始させる
   請求項７に記載の基地局。
9. 前記自己のセルの基地局と通信する移動端末がない状態が一定期間継続したことを検出するタイマを備え、
   前記省電力制御部は、このタイマの満了により、無線送信および無線受信の動作を停止する
   請求項１、請求項３、請求項４、請求項７または請求項８に記載の基地局。
10. 請求項１および請求項９に記載された基地局と、請求項５または請求項６に記載された基地局と、を組み合わせて構成される移動通信システム。
11. 請求項４および請求項９に記載された基地局と、請求項５または請求項６に記載された基地局と、を組み合わせて構成される移動通信システム。
12. 請求項３および請求項９に記載された基地局を備えた移動通信システム。
13. 請求項７および請求項９に記載された基地局を備えた移動通信システム。
14. 請求項８および請求項９に記載された基地局を備えた移動通信システム。
15. 移動通信システムを構成する基地局で実行される移動通信方法であって、
    自己のセルの周辺に存在する周辺セルの基地局が送信する第１信号を受信し、前記第１信号のタイミングおよび前記第１信号に含まれる情報を解析して、周辺セル情報を取得する下り信号モニタステップと、
    前記周辺セルの基地局と通信する移動端末が送信する第２信号を受信し、前記第２信号に含まれる情報を解析する上り信号モニタステップと、
    無線送信および無線受信の動作状態を独立に制御する省電力制御ステップと、
    無線送信の動作状態の変化を、セル情報更新通知として前記周辺セルの基地局に対して送信するセル情報更新ステップと、を備え、
    前記省電力制御ステップは、
    前記周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル起動要求を受信し、前記セル起動要求に含まれる無線受信スケジュール情報と、前記下り信号モニタステップで取得した周辺セル情報とに基づいて、無線受信を行う期間を設定するとともに、
    前記上り信号モニタステップにおいて、前記セル起動要求に含まれるあらかじめ定められた識別子に合致する上り信号を検出した場合に、無線送信および無線受信を通常動作に復帰させる
    移動通信方法。
16. 移動通信システムを構成する基地局で実行される移動通信方法であって、
    自己のセルの周辺に存在する周辺セルの基地局からネットワーク経由で送信されるセル情報更新通知を受信し、前記周辺セルの無線送信の動作状態を記憶する周辺セル状態記憶ステップと、
    前記自己のセルの負荷状態を監視して、ハンドオーバ候補の移動端末を決定する負荷監視ステップと、
    前記負荷監視ステップにおいて、高負荷状態が検出されることで、無線送信の動作を停止している周辺セルに対して、通常動作への移行をネットワーク経由で要求するとともに、負荷分散の対象として決定した移動端末に、あらかじめ定められた識別子を含む上り信号を送信指示するセル起動要求送信ステップと、
    前記上り信号に含まれる前記識別子と、前記上り信号を前記周辺セルの基地局で受信する期間を定めた無線受信スケジュール情報とを生成して、前記セル起動要求送信ステップで送信されるセル起動要求に含める無線受信スケジュール生成ステップと、
    を備えた移動通信方法。

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