CN103444224B - 无线基站装置和通信控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供在基站装置起动时，周边终端装置迅速地被切换到该基站装置的无线基站装置和通信控制方法。MeNB(500)的控制单元(504)根据计时器值或覆盖区内的终端装置数，将本站的状态选择为休止模式、起动模式以及稳定模式中的任一种，将选择出的模式信息通知到上行接收确定单元(505)和发送功率确定单元(506)。上行接收确定单元(505)在起动模式中比稳定模式频繁地确定初始连接信号的待机。发送功率确定单元(506)在起动模式中随着时间推移来确定将下行发送功率增加，对下行发送信号处理单元(507)指示发送功率。

Description

无线基站装置和通信控制方法
技术领域
本发明涉及在装置起动时控制下行发送功率和上行接收信号的无线基站装置和通信控制方法。
背景技术
近年来，以补全移动电话的静区或者使数据通信量分散为目的，正在研究在架设小区半径大的大型基站装置(Macro eNB，以下称为“MeNB”)之外，还同时架设小区半径小的小容量基站装置(Home eNode B，以下称为“HeNB”)。由此，能够缓和对特定的基站(以下称为“eNB”)的通信量集中，期待作为网络整体的高的用户吞吐量。
但是，在如深夜这样网络使用者数量少的时间段，每个eNB的所需吞吐量低，因此始终并行地起动许多eNB会导致产生无用的能耗的问题。
为了解决这样的问题，提出了根据eNB的使用状况停止最低程度所需功能以外的功能的技术。在非专利文献1中，提出了若判断为在eNB的区域内不存在UE，则转移到省电模式，停止eNB的下行发送功能的方法。
这里，将非专利文献1所公开的技术示于图1。在图1(a)中，MeNB101的覆盖区内设有HeNB102，进而在MeNB101的覆盖区内存在2台移动台装置(以下称为“UE：UserEquipment”)UE103和UE104。在图1(a)所示的情况下，在HeNB102的覆盖区内不存在UE，因此在这种状况下的HeNB停止下行发送(图1(b))。此时，作为HeNB102的覆盖区的区域(图1(b)虚线部分内)由MeNB101补充，因此就算UE移动到该区域内，也能保证通信的连接。
在图1(b)中，新的UE105和UE106进入HeNB102的区域内(图1(c))，并且，HeNB102通过检测UE105或UE106的上行信号等来识别在本区域内存在UE时，HeNB102开始下行发送(图1(d))。
接着，图2示出非专利文献1所公开的其他技术。图2(a)是在MeNB201的覆盖区内设置有HeNB202～HeNB205总计4台HeNB的例子。另外，在MeNB201的区域内存在UE206和UE207，但各UE不是与MeNB201建立连接而是与HeNB203和HeNB204建立连接。此时，由于不存在与MeNB201建立连接的UE，因此这种状况下的MeNB停止下行发送。此时，HeNB202～HeNB205为了补偿随着MeNB201的下行发送停止所产生的静区，而提高下行发送功率，扩展各个覆盖区(图2(b))。
在图2(b)中，新的UE208～UE216进入MeNB201的区域(图2(c))，并且，MeNB201通过检测UE208～UE216的上行信号等而识别出在本区域内的UE数增加时，MeNB201开始下行发送。此时，HeNB202～HeNB205降低下行发送功率，使各覆盖区返回到通常的范围(图2(d))。
现有技术文献
非专利文献
【非专利文献1】TR36.927″Potential solutions for energy saving for E-UTRAN″
发明内容
发明要解决的问题
在eNB开始下行发送时，该eNB的相邻UE连接到其它周边eNB，因此该eNB在刚开始下行信号的发送时成为相邻UE的很大的干扰源。因此，期望相邻UE迅速地切换(hand over)到该eNB。
但是，在eNB刚起动时，相邻UE同时要切换、即产生随机接入信道(以下称为RACH)发送，因此，容易产生UE间的RACH的冲突，难以迅速地完成切换。基站的小区半径越大，或者相邻UE越密集则这种情况越显著。例如，在图2(d)的例子中，UE208、UE211、UE212、UE213、UE214以及UE216切换到MeNB201，因此同时发送RACH。因此，彼此的RACH发生冲突或者产生干扰，从任一个UE发送的RACH也将重发。进而，一般而言，RACH与通常的数据信道不同，以长周期设定可分配的时间资源。为此，重发RACH需要较长时间，结果为了所有UE的RACH在MeNB201中被正确检测并完成切换而耗费时间。
本发明的目的在于，提供在无线基站装置起动时，周边终端装置迅速地切换到该无线基站装置的无线基站装置和通信控制方法。
本发明的无线基站装置是转变为第一状态、第二状态和第三状态的无线基站装置，其中所述第一状态停止无线信号的发送和接收，所述第二状态开始无线信号的发送和接收，所述第三状态以为了确保预先确定的通信范围所需的发送功率发送无线信号，该无线基站装置包括：下行发送信号处理单元，在所述第二状态和所述第三状态下，对终端装置指示初始连接信号的发送定时；上行接收信号处理单元，在所述初始连接信号的发送定时，接收从所述终端装置发送的所述初始连接信号；以及上行接收确定单元，在所述第二状态下，以比所述第三状态高的频度设定所述初始连接信号的发送定时。
本发明的通信控制方法是无线基站中的通信控制方法，该无线基站转变为第一状态、第二状态和第三状态，其中所述第一状态停止无线信号的发送和接收，所述第二状态开始无线信号的发送和接收，所述第三状态以为了确保预先确定的通信范围所需的发送功率发送无线信号，该通信控制方法包括如下步骤：在所述第二状态和所述第三状态下，对终端装置指示初始连接信号的发送定时的步骤；在所述初始连接信号的发送定时接收从所述终端装置发送来的所述初始连接信号的步骤；以及在所述第二状态下，以比所述第三状态高的频度设定所述初始连接信号的发送定时的步骤。
发明的效果
根据本发明，能够在基站装置起动时，不对周边终端装置单独地进行信号传输而降低终端装置之间的RACH冲突几率，因此能够迅速地切换成该基站装置。
附图说明
图1是非专利文献1公开的技术的说明图。
图2是非专利文献1公开的其他技术的说明图。
图3是表示本发明的一实施方式的系统结构例的图。
图4是本发明的一实施方式的MeNB的状态转变图。
图5是表示本发明的一实施方式的MeNB的结构的框图。
图6是表示本发明的一实施方式的PRACH接收频度的表的图。
图7是表示本发明的一实施方式的控制单元的动作的流程图。
标号说明
101、201、301MeNB
102、202、203、204、205HeNB
103，104、105、106、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、302、303、304UE
305、306、307覆盖区
500MeNB
501天线
502无线发送接收单元
503上行接收信号处理单元
504控制单元
505上行接收确定单元
506发送功率确定单元
507下行发送信号处理单元
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。
(一实施方式)
图3示出本发明的一实施方式的系统结构的例子，图4示出图3所示的MeNB301的状态转变图。在此，作为无线通信系统，以LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统为例进行说明。首先，MeNB301在刚设置时(ST401)，处于被称为“休止模式”的状态(相当于第一状态)。如图3(a)所示，这表示MeNB301停止下行发送和上行接收的状态。在休止模式中，维持休止模式直到满足转变为接下来的“起动模式”(相当于第二状态)的条件为止(ST402)。后面将描述该转变条件。
在处于休止模式的MeNB301在满足了一定条件的情况下，MeNB301转变为起动模式(ST403)。如图3(b)所示，这是指MeNB301使下行发送功率逐渐上升，使覆盖区逐步扩大为305、306、307的状态。在起动模式中，维持起动模式直到满足转变为接下来的“稳定模式”(相当于第三状态)的条件为止(ST404)。后面将描述该转变条件。
在处于起动模式的MeNB301满足了一定条件的情况下，MeNB301转变为稳定模式(ST405)。如图3(C)所示，这是指MeNB301将下行发送功率固定为预定的功率，将覆盖区保持在恒定的状态。在稳定模式中，维持稳定模式直到满足转变为接下来的“休止模式”的条件为止(ST406)。后面将描述该转变条件。
在处于稳定模式的MeNB301满足了某条件时，MeNB301转变为休止模式(ST407)。
图5是表示本发明的一实施方式的MeNB500的结构的框图。以下，使用图5说明MeNB500的结构。
无线发送接收单元502从位于本站的覆盖区内的UE经由天线501接收上行无线信号，对接收到的上行无线信号实施预定的无线处理，将其转换为上行基带信号，输出到上行接收信号处理单元503。另外，MeNB500处于起动模式或稳定模式时，无线发送接收单元502对从下行发送信号处理单元507输出的下行基带信号实施预定的无线处理，转换为下行无线信号，输出到天线501。
上行接收信号处理单元503对从无线发送接收单元502输出的上行基带信号进行预定的解调处理，得到上行接收信号。这里，上行接收信号包括相当于初始连接信号的PRACH(Physical RandomAccess Channel，物理随机接入信道)、以及重叠控制信息的PUCCH(Physical Uplink Control Channel，物理上行控制信道)、主要重叠数据信号的PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道)、以测定上行传播路径的质量为目的的SRS(Dounding Reference Signal，探测参考信号)等。所得到的上行接收信号被输出到控制单元504。
控制单元504基于从上行接收信号处理单元503输出的上行接收信号，管理位于本站的覆盖区内的UE数(以下称为NUE)。具体而言，在从上行接收信号处理单元503的输出中检测到表示UE成功切换到本站的消息(RRCConnection Reconfiguration CompleteMessage，RRC连接重建完成消息)时，增加NUE。另外，控制单元504根据上行接收信号处理单元503的输出检测上行接收质量报告(Measurement Report)，并且，在该值比预定的阈值低时，视为该UE切换到其他小区，减少NUE。另外，控制单元504具有管理本站模式的功能、管理从转变为休止模式开始的经过时间的计时器、以及管理从转变为起动模式开始的经过时间的计时器(未图示)。控制单元504确定的模式信息被输出到上行接收确定单元505和发送功率确定单元506。
上行接收确定单元505基于从控制单元504输出的模式信息，确定PRACH接收频度，将该结果输出到上行接收信号处理单元503和下行发送信号处理单元507。
这里，详细说明在上行接收确定单元505中所确定的PRACH接收频度。图6是表示在上行接收确定单元505中所保持的PRACH接收频度的表。PRACH配置索引(PRACHConfiguration Index)是表示PRACH接收频度的号码。前导格式(Preamble Format)是表示PRACH的物理信道结构的号，被分配值0～4。在此，作为一例，前导格式全部设为0。这是对较小的小区半径的基站分配的信道结构。系统帧号(System frame number)和子帧号(Subframe number)表示接收PRACH的系统帧号和子帧号。
LTE的物理信道以子帧单位构成，1子帧长度为1[毫秒]。另外，1系统帧由10子帧构成。系统帧号被循环分配值0～1023。例如，PRACH配置索引＝0的情况下，仅在系统帧号为偶数且子帧号为1时，接收PRACH，因此结果将以20[毫秒]周期接收PRACH。在PRACH配置索引＝14时，表示在所有子帧中接收PRACH。
上行接收确定单元505基于从控制单元504输出的模式信息，确定PRACH配置索引。上行接收确定单元505将与该PRACH配置索引对应的系统帧号和子帧号输出到上行接收信号处理单元503，将PRACH配置索引输出到下行发送信号处理单元507。
发送功率确定单元506基于从控制单元504输出的模式信息，确定下行发送功率，将确定出的发送功率的指示输出到下行发送信号处理单元507。
下行发送信号处理单元507基于从发送功率确定单元506输出的指示，生成下行基带信号，输出到无线发送接收单元502。这里，在下行基带信号包含有重叠控制信息的PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)、重叠数据信号或SIB(SystemInformation Block，系统信息块)的PDSCH(Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道)、重叠广播信息的PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道)、以及以UE的同步为目的的SS(Synchronization Signal，同步信号)等。此外，从上行接收确定单元505输出的PRACH配置索引作为SIB而被重叠在PDSCH上。
参照图7所示的流程图说明图5的控制单元504、上行接收确定单元505以及发送功率确定单元506的详细动作。MeNB在设置之后，立即转变为休止模式(ST701)。此时，对第一计时器T1进行初始化、即设为T1＝0。另外，将下行发送设为无发送、即设为下行发送功率Ptx＝0。
第一计时器T1的目的在于，测量将MeNB转变为休止模式的时间作为起点的经过时间。维持休止模式并持续增加T1直到T1达到预先确定的阈值Tthl为止(ST702、ST703)。
在第一计时器T1计时到期时(T1≥>Tthl)，MeNB转变为起动模式(DT704)。此时，对第二计时器T2进行初始化，即设为T2＝0。另外，将下行发送功率Ptx设为最小发送功率，即设为Ptx＝Pmin。进而，设为PRACH配置索引＝14，以能够在所有子帧中接收PRACH。
第二计时器T2的目的在于，测量将MeNB转变为起动模式的时间设为起点的经过时间。维持起动模式并继续增加T2直到T2达到Tth2为止(ST705、ST706)。同时，更新下行发送功率Ptx。这里，Ptx以下式表示。
Ptx＝min(Pmax,αT+Pmin)…(1)
其中，Pmax表示MeNB的最大发送功率，a表示每单位时间的发送功率增加量。
由此，MeNB的相邻UE将容易进行向该MeNB的切换。例如，在图3(b)中，假定在时刻T305形成了覆盖区305，在时刻T306形成了覆盖区306，在时刻T307形成了覆盖区307。其中，0<T305<T306<T307≤<Tth2。
由于在时刻T305形成的覆盖区305内存在UE302，因此UE302为了向MeNB301切换而发送PRACH。此时，UE303和UE304位于MeNB301的覆盖区外，因此无法开始向MeNB301的切换，因此无法发送PRACH。因此，发送PRACH的UE仅是UE302，因此从UE302发送的PRACH并不受其他PRACH的干扰，而以高质量被MeNB301接收。其结果是，从UE302发送的PRACH被MeNB301检测的几率提高，能够迅速地切换到MeNB301。
即使假如在因衰减或其他小区间干扰的影响等而从UE302发送来的PRACH在MeNB301中没有被检测到的情况下，由于MeNB301在所有的子帧中接收PRACH，因此UE302也能够迅速地在下一发送时机重发PRACH。
接着，关注时刻T306。在时刻T306，形成覆盖区306，其中存在UE302和UE303。在此，T306-T305比检测UE302的PRACH所需要的时间足够大时，UE302在时刻T306已经完成向MeNB301的切换。因此，在时刻T306中，发送PRACH的UE仅为UE303。其结果是，从UE303发送来的PRACH不受其他PRACH的干扰而以高质量被MeNB301接收，因此从UE303发送来的PRACH被MeNB301检测到的几率提高，能够迅速地切换到MeNB301。
基于同样的理由，在时刻T307，进入MeNB301的覆盖区内的UE304也能够迅速地切换到MeNB301。
在第二计时器T2计时到期时(T2≥>Tth2)，MeNB转变为稳定模式(DT707)。此时，将下行发送功率Ptx设为最大发送功率、即设为Ptx＝Pmax。进而，设为PRACH配置索引＝0，以降低PRACH的接收频度。由此，与起动模式相比，能够对上行数据通信分配许多资源。
在稳定模式中，监视本站覆盖区内的UE数NUE(ST708)。NUE大于预定的阈值(TUE)时(ST709)，维持稳定模式。NUE成为TUE以下时，MeNB转变为休止模式。
这样，根据本实施方式，MeNB开始下行发送时，设定成随着时间推移使下行发送电力渐渐增加，同时能够以比稳定模式多的子帧接收PRACH，由此周边UE能够容易地进行向该MeNB的切换。
另外，在本实施方式中，以第一计时器满时为条件进行了从休止模式到起动模式的状态转变，但本发明不限于此，例如也可以是，基于人工起动或来自核心网络的起动指示信号而转变成起动模式。
另外，以第二计时器满时为条件进行了从起动模式到稳定模式的状态转变，但本发明不限于此，例如也可以是，基于切换成功的UE数转变为稳定模式。
另外，稳定模式中的发送功率设为MeNB可输出的最大发送功率，但本发明不限于此，也可以设为任意发送功率。
另外，在本实施方式中，以用户数低于预先确定的阈值为条件，进行了从稳定模式到休止模式的状态转变，但本发明不限于此，例如也可以是，基于数据流量或时刻信息转变为休止模式。
另外，在本实施方式中，以MeNB为例进行了说明，本发明不限于此，HeNB等小型基站装置也可以采用同样的方案。
2011年4月27日提交的日本专利申请特愿第2011-099184号所包含的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容全部被援引于本申请中。
工业实用性
本发明的无线基站装置和通信控制方法能够适用于移动通信系统等。

Claims (10)

1.无线基站装置，转变为第一状态、第二状态和第三状态，其中所述第一状态停止无线信号的发送和接收，所述第二状态开始无线信号的发送和接收，所述第三状态以为了确保预先确定的通信范围所需的发送功率发送无线信号，该无线基站装置包括：
下行发送信号处理单元，在所述第二状态和所述第三状态下，对终端装置指示初始连接信号的发送定时；
上行接收信号处理单元，在所述初始连接信号的发送定时，接收从所述终端装置发送的所述初始连接信号；以及
上行接收确定单元，在所述第二状态下，以比所述第三状态高的频度设定所述初始连接信号的发送定时。
2.如权利要求1所述的无线基站装置，
还包括第一计时器，该第一计时器测量从转变为所述第一状态的时刻开始的经过时间，在所述第一状态下，当所述第一计时器到期时转变为所述第二状态。
3.如权利要求1所述的无线基站装置，
还包括第二计时器，该第二计时器测量从转变为所述第二状态的时刻开始的经过时间，在所述第二状态下，当所述第二计时器到期时转变为所述第三状态。
4.如权利要求3所述的无线基站装置，
还包括发送功率确定单元，该发送功率确定单元根据所述第二计时器的经过时间确定将无线信号的发送功率提高。
5.如权利要求1所述的无线基站装置，
还包括计数器，该计数器管理在所述第三状态下与本站连接的终端装置的数量，在所述计数器的值小于预定值时，转变为所述第一状态。
6.通信控制方法，用于转变为第一状态、第二状态和第三状态的无线基站装置，其中所述第一状态停止无线信号的发送和接收，所述第二状态开始无线信号的发送和接收，所述第三状态以为了确保预先确定的通信范围所需的发送功率发送无线信号，该通信控制方法包括：
在所述第二状态和所述第三状态下，将初始连接信号的发送定时指示给终端装置的步骤；
在所述初始连接信号的发送定时接收从所述终端装置发送来的所述初始连接信号的步骤；以及
在所述第二状态下，以比所述第三状态高的频度设定所述初始连接信号的发送定时的步骤。
7.如权利要求6所述的通信控制方法，还包括利用第一计时器测量从转变为所述第一状态的时刻开始的经过时间，在所述第一状态下，当所述第一计时器到期时将所述无线基站装置转变为所述第二状态。
8.如权利要求6所述的通信控制方法，还包括利用第二计时器测量从转变为所述第二状态的时刻开始的经过时间，在所述第二状态下，当所述第二计时器到期时还将所述无线基站装置转变为所述第三状态。
9.如权利要求8所述的通信控制方法，还包括利用发送功率确定单元根据所述第二计时器的经过时间来确定将无线信号的发送功率提高。
10.如权利要求6所述的通信控制方法，还包括利用计数器管理在所述第三状态下与本站连接的终端装置的数量，在所述计数器的值小于预定值时，将所述无线基站装置转变为所述第一状态。
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