JP2011101313A

JP2011101313A - 小型基地局装置および送信電力制御方法

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Publication number: JP2011101313A
Application number: JP2009256346A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nanri; 将彦南里; Keiho Ri; 継峰李; Yoshiharu Osaki; 吉晴大崎; Ichiro Inaba; 伊知郎稲葉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-05-19
Also published as: WO2011055555A1

Abstract

【課題】パスロスの測定が簡単にでき、HUEでの処理負荷を小さくし消費電力を減少させ、MeNBとHeNB間の干渉を抑えること。
【解決手段】制御部１０５がMeNBのセルIDを検出し、MIB抽出部１０６がセルIDに基づいて受信信号からMIBを抽出し、SIB抽出部１０７がMIBを用いて受信信号からSIBを抽出し、RSRP測定部１０８がSIBに含まれる基地局情報を用いて下り回線信号の受信電力を測定し、制御部１０５が、受信電力を用いてMeNBとHeNB１００との間の第１のパスロスを算出し、第１のパスロスおよびHUEとHeNBとの間の第２のパスロスからパスロスのオフセットを算出し、パスロスのオフセットを用いて上り回線のパワーオフセットを算出し、パワーオフセットを加味したターゲット電力を算出し、送信RF部１１１がターゲット電力を含むSIBをHUEへ送信し、HUEがターゲット電力を用いて上り回線の送信電力制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型基地局装置および送信電力制御方法に関する。

近年、携帯電話の不感地帯を補完するため、フェムトセルと呼ばれる、従来のセルよりも通信エリアが小さいセルを形成するための小型基地局装置(HeNB)の開発が行われている。従来の通信エリアが大きいセルを形成するための大型基地局装置(MeNB)は事前にオペレータが適切な置局設計を行って設置されるため、MeNB間のICIC（Inter Cell Interference Coodination）干渉制御機能により、セル間干渉はさほど問題にならない。これに対し、HeNBはエンドユーザが任意の場所に設置可能に加え、HeNBとMeNBのICIC干渉制御機能がないため、HeNBとMeNBとの間の干渉が大きな問題となる。特に、HeNBの設置が、既存のMeNBの通信に支障を与えることはあってはならない。これは、MeNBは携帯電話等の既存の通信エリアの形成に用いられているものであるため、HeNBが後から設置されたことによって、突然携帯電話が繋がらなくなってしまうなどの不都合を避けるためである。なお、HeNBはホーム基地局と、MeNBはマクロ基地局と呼ばれることがある。

HeNBとMeNBとの間の干渉を抑えるために、HeNBに接続している通信端末装置(HUE)がHeNBとHUEとの間のパスロスおよびMeNBとHUEとの間のパスロスを測定して双方の測定結果をHeNBへ報告し、HeNBが報告値に基づき送信電力制御を行う従来技術がある（非特許文献１参照）。

R4-093617 "Home UE Uplink Interference Mitigation Scheme Based on Pathloss Difference toward LTE Release 9"(Kyocera)

パスロスの測定には膨大な演算量を必要とするため、上記従来技術のようにHUEがMeNBとHUE間のパスロスの測定を行うと、HUEの処理負荷が大きくなってしまうとともに、充電池で駆動するHUEの消費電力が増大してしまう。

本発明の目的は、HUEの処理負荷を小さくして消費電力を減少させつつ、適切な送信電力制御を行うことができる小型基地局装置および送信電力制御方法を提供することである。

本発明の第１の態様に係る小型基地局装置は、マクロ基地局装置が形成するセルよりも小さいセルを形成する小型基地局装置であって、前記マクロ基地局装置からの下り回線信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、前記受信電力を用いて、前記マクロ基地局装置と当該小型基地局装置との間の第１のパスロスを算出し、通信端末装置からの報告に基づいて、当該通信端末装置と当該小型基地局装置との間の第２のパスロスを算出する算出手段と、前記第１のパスロスと前記第２のパスロスとから算出されるパスロスのオフセットを用いて、前記通信端末装置からの上り回線信号の送信電力を制御する制御手段と、を具備する。

本発明の第２の態様に係る送信電力制御方法は、マクロ基地局装置が形成するセルよりも小さいセルを形成する小型基地局装置を有する移動体通信システムにおける送信電力制御方法であって、前記マクロ基地局装置からの下り回線信号の受信電力を測定し、前記受信電力を用いて、前記マクロ基地局装置と当該小型基地局装置との間の第１のパスロスを算出し、通信端末装置からの報告に基づいて、当該通信端末装置と当該小型基地局装置との間の第２のパスロスを算出する算出手段と、前記第１のパスロスと前記第２のパスロスとから算出されるパスロスのオフセットを用いて、前記通信端末装置からの上り回線信号の送信電力を制御する。

本発明によれば、HUEの処理負荷を小さくして消費電力を減少させつつ、適切な送信電力制御を行うことができる。

本発明の実施の形態に係るHeNBの構成を示すブロック図本発明の実施の形態に係る周辺サーチモードのフローチャート本発明の実施の形態に係るメインモードのフローチャート本発明の実施の形態に係るP_offset(ΔPL)算出のための関数を示す図

以下、LTEを例に本発明の実施の形態について説明する。図１にHeNBの構成を、図２に周辺サーチモードのフローチャートを、図３にメインモードのフローチャートを、それぞれ示す。なお、HeNBにおける動作モードは、周辺サーチモードおよびメインモードからなる。

図１に示すHeNB１００において、受信RF部１１４は、アンテナ１１３および共用器１１２を介して上り回線の信号を受信する。

受信切替部１０２は、周辺サーチモードの場合には受信信号をシンボルタイミング検出部１０１およびFFT部１１９に出力し、メインモードの場合には受信信号をFFT部１１６に出力するという受信切替を行う。

FFT部１１６は、受信信号を離散フーリエ変換する。

チャネル分離部１１７は、復調後の信号を上りチャネル毎に分離する。このうち、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)およびDMRS(Demodulation Reference Signal)をPH抽出部１１８へ出力する。

PH(Power Headroom)抽出部１１８は、PUSCHに含まれている下り回線のPHを抽出する。

FFT部１１９は、シンボルタイミング検出部１０１によって検出されたシンボルタイミングに従って、受信信号を離散フーリエ変換する。

チャネル分離部１２０は、離散フーリエ変換後の信号をチャネル分離する。

まず、図１および図２を用いて周辺サーチモードについて説明する。

図１に示すHeNB１００は電源投入直後、周辺サーチモードに入り、周辺MeNBの下り回線と同期をとる。具体的には、下記(a)〜(c)の３段階の処理を経て同期をとる。

(a) シンボルタイミング検出部１０１が、受信切替部１０２から入力される信号を用いて、MeNBの下り回線におけるCP(Cyclic Prefix)相関演算によってシンボルタイミングを検出する(ＳＴ２０１)。

(b) シンボルタイミングの検出が成功した場合(ＳＴ２０２：Ｙｅｓ)、サブフレームタイミング検出部１０３が、P-SCH(Primary Synchronization channel)相関演算およびS-SCH(Secondary Synchronization channel)相関演算によってサブフレームタイミング検出する(ＳＴ２０３)。

(c) サブフレームタイミングの検出が成功した場合(ＳＴ２０４：Ｙｅｓ)、フレームタイミング検出部１０４が、PBCH(Physical Broadcast Channel)検出によってフレームタイミングを検出する(ＳＴ２０５)。

ここで、上記(a)〜(c)のいずれかの処理が失敗した場合(ＳＴ２０２：Ｎｏ，ＳＴ２０４：Ｎｏ，ＳＴ２０６：Ｎｏ)、その旨が制御部１０５に通知される。この通知を受けた制御部１０５は、HeNB１００が孤立セル状態にあるとみなし、全HUEのターゲット電力P_{0_NOMINAL_PUSCH}をあらかじめ設定された最大値P_{0_NOMINAL_PUSCH,max}に設定し、HUE個別の電力調整値P_{0_UE_PUSCH}をあらかじめ設定された最大値P_{0_UE_PUSCH,max}に設定するとともに、電力調整アルゴリズムの適用を示すフラグTpcAdjFlagを0(すなわち、電力調整アルゴリズムを適用しない)に設定する(ＳＴ２０７)。そして、制御部１０５がこれらのパラメータを保持し、周辺サーチモードを終了する。

一方、上記(a)〜(c)のすべての処理が成功した場合(ＳＴ２０６：ＹＥＳ)、その旨が制御部１０５に通知される。この通知を受けた制御部１０５は、干渉となるMeNBが存在しているとみなし、その干渉となるMeNBのセルIDを取得する。具体的にはサブフレームタイミング検出部１０３が、上記(b)の処理で検出したS-SCHのセルIDグループ番号N_ID ⁽¹⁾およびP-SCHのID番号N_ID ⁽²⁾から、セルID(N_ID ^cell)を以下の式によって検出する(ＳＴ２０８)。

次いで、ＳＴ２０１，ＳＴ２０３，ＳＴ２０５の処理により得られた各種タイミング情報およびＳＴ２０８の処理により得られたセルIDを基に、MIB(Master Information Block)抽出部１０６がPBCHからMIBを抽出する(ＳＴ２０９)。MIBはPBCHに重畳されており、各フレームの先頭サブフレームの第一スロットに配置される。また、SIB(System Information Block)抽出部１０７がPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)からSIBを抽出する(ＳＴ２１０)。SIBはPDSCHにより送信され、その送信タイミングはMIBにて指定される。このようにして、HeNB１００はSIBに含まれるMeNBの基地局情報を収集する。

次いで、RSRP(Reference Signal Received Power)測定部１０８が、MeNBの基地局情報を基に、MeNBの下り参照信号(Reference Signal：RS)のレプリカ(RSレプリカ)を生成し(ＳＴ２１１)、このRSレプリカと、実際に受信された参照信号(受信RS)とからRSRPを測定する(ＳＴ２１２〜ＳＴ２１５)。今、RSレプリカの行ベクトルをR_rep、サブフレームNにおける受信RSの行ベクトルをR_rx(N)とすると、RSRPは次式の通りとなる。

RSRP測定部１０８は、このRSRP測定をあらかじめ定められた測定サブフレーム数N_evaまで繰り返した後(ＳＴ２１３〜ＳＴ２１５)、以下の式に従って平均化処理を行う(ＳＴ２１６)。

平均化されたRSRPは制御部１０５へ通知される。この通知を受けた制御部１０５は、MeNB-HeNB１００間のパスロスPL_MeNB-HeNBを次式に従って求める(ＳＴ２１７)。ここで、RSRP_targetはあらかじめ上位レイヤから指定されたRSRPの目標値である。

さらに制御部１０５は、PL_MeNB-HeNBと、あらかじめ設定された閾値Th_PLとを比較する(ＳＴ２１８)。

そして、PL_MeNB-HeNBが閾値Th_PLより小さい場合(ＳＴ２１８：Ｙｅｓ)、制御部１０５は、MeNB-HeNB１００間の距離が非常に近いものとみなし、HUEからMeNBへの干渉を避けるため、P_{0_NOMINAL_PUSCH}およびP_{0_UE_PUSCH}をあらかじめ設定された最小値P_{0_NOMINAL_PUSCH,min}およびP_{0_UE_PUSCH,min}に設定するとともに、TpcAdjFlag＝0(電力調整アルゴリズムを適用しない)とし(ＳＴ２１９)、周辺サーチモードを終了する。

一方、PL_MeNB-HeNBが閾値Th_PL以上の場合(ＳＴ２１８：Ｎｏ)、制御部１０５は、MeNB-HeNB１００間の距離がある程度離れているものとみなし、P_{0_NOMINAL_PUSCH}およびP_{0_UE_PUSCH}をあらかじめ設定された初期値P_{0_NOMINAL_PUSCH,init}およびP_{0_UE_PUSCH,init}に設定するとともに、TpcAdjFlag＝1(電力調整アルゴリズムを適用する)とし(ＳＴ２２０)、周辺サーチモードを終了する。

次いで、図１および図３を用いてメインモードについて説明する。

メインモードでは、まず、SIB未送信(ＳＴ３０１：Ｎｏ)のHUEに対して、P_{0_NOMINAL_PUSCH}およびP_{0_UEL_PUSCH}が制御部１０５によって送信される(ＳＴ３０２)。HUEはHeNB１００−HUE間のパスロスをPH(Power Headroom)としてHeNB１００へ報告する。制御部１０５はTpcAdjFlag＝1である場合(ＳＴ３０３：Ｙｅｓ)、このPHを定期的にモニタし、HUEからPHの報告があった場合(ＳＴ３０４：Ｙｅｓ)、HeNB１００−HUE間のパスロスPL_HeNB-HUEを次式に従って求める(ＳＴ３０５)。

次いで、制御部１０５はPL_HeNB-HUEと、周辺サーチモードで得たPL_MeNB-HeNBとから、パスロスのオフセットΔPLを次式のようにして求める(ＳＴ３０６)。

次いで、制御部１０５はΔPLおよび図４に示す関数を用いて上り回線のパワーオフセットP_offset(ΔPL)を求める(ＳＴ３０７)。

次いで、制御部１０５はHUEのPUSCHのターゲット電力P_{0_PUSCH}にP_offset(ΔPL)を加えた値P_{0_UE_PUSCH}を求める(ＳＴ３０８)。これにより、HUEのターゲット電力にP_offset(ΔPL)が加味される。ここで、P_{0_UE_PUSCH}がすでにHUEに通知済みのターゲット電力P_{0_UE_PUSCH,old}と一致した場合(ＳＴ３０９：Ｙｅｓ)、制御部１０５はそのHUEに対しP_{0_UE_PUSCH}の通知を行わない。一方、P_{0_UE_PUSCH}がP_{0_UE_PUSCH,old}と一致しなかった場合(ＳＴ３０９：Ｎｏ)、制御部１０５が新たに求めたP_{0_UE_PUSCH}を含むSIBを生成し(ＳＴ３１０)、PDSCH変調部１０９およびIFFT部１１０がそのSIBをSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)変調し、送信RF部１１１が変調後の信号を共用器１１２およびアンテナ１１３を介してHUEに送信する（ＳＴ３１１）。同時に、制御部１０５が、P_{0_UE_PUSCH,old}をP_{0_UE_PUSCH}によって更新する(ＳＴ３１２)。

そして、HUEは受信したSIBに含まれるP_{0_UE_PUSCH}を用いて上り回線の送信電力制御を行う。例えば、HUEは上記非特許文献１の記載の従って、P_{0_UE_PUSCH}を用いた送信電力制御を行う。

このように、本実施の形態によれば、HeNBのセル半径が小さいことに着目し、HUEではなく、HeNBが周辺サーチモード状態においてMeNBとHeNBとの間のパスロスを測定し、その測定結果に基づきメインモード状態においてHUEの上り回線の送信電力制御を行う。よって、本実施の形態によれば、HUEの処理負荷を小さくして消費電力を減少させつつ、MeNB-HeNB間の干渉を抑える適切な送信電力制御を行うことができる。なお、従来技術と異なり、本実施の形態では、MeNBとHUEとの間のパスロスではなくMeNBとHeNBの間のパスロスを測定している。これは、HeNBのセル半径が短いことから、MeNBとHUEの間のパスロスとMeNBとHeNBとの間のパスロスにはほとんど差がないと考えられるため、MeNBとHUEの間のパスロスの代わりにMeNBとHeNBの間のパスロスを使用しても、測定結果はほとんど変わらないと考えられるためである。

また、本実施の形態では、HeNBとHUEが一対一である場合について説明したが、HeNBのセル内に複数のHUEが属している場合が考えられる。この場合、HeNBは、各HUEとHeNBの間のパスロスを個別に計測するのではなく、一部のHUEとHeNBの間のパスロスのみを計測して、その計測結果に基づく電力制御を同一のセルに属する他のHUEにも一括して適用するとしても良い。以下、この例について詳細に説明する。前述の通り、HeNBのセル半径は小さいので同一のHeNBのセル内に属するHUEであれば、HeNBとHUEの間のパスロスのオフセットはほとんど同じになると考えられる。すなわち、複数のHUEそれぞれについてのHeNBとHUEの間のパスロスを計測するまでもなく、最低１つのHUEについてのHeNBとHUEの間のパスロスを計測すれば、他のHUEとHeNBとの間のパスロスもその計測結果とほぼ同様になると考えられる。したがって、前述の通り、一部のHUEとHeNBの間のパスロスの測定結果に基づく電力制御を他のHUEに適用したとしても、各HUEとHeNBとの間のパスロスを個別に計測した場合とほぼ同様の正確さで電力制御を行うことが出来ると考えられる。

また、本実施の形態では、MeNBとHeNBの間のパスロスの計測を、HeNBに電源が投入された直後の周辺サーチモードで行うこととしていた。これは、MeNBとHeNBの間のパスロスの計測を行う回数を抑え、HeNBの負荷を軽減するためである。一般的にHeNBは一度設置されると動かされることが少なく、また、MeNBは前述の通り実質的に固定されるため、MeNBとHeNBの位置関係が変化することは少ない。特に、HeNBを移動する場合には、電源を切断することが通常であると考えられるため、電源が投入された後でHeNBの位置が変化することは稀である。このことから、電源が投入された後で、MeNBとHeNBの間のパスロスが変化することはほとんどないと考えられるため、周辺サーチモードでのみMeNBとHeNBの間のパスロスを計測するとしても十分正確な計測を行うことができると考えられる。なお、この他に、HeNBが、より積極的にMeNBとHeNBの間のパスロスの計測をやり直すべきタイミングを検知できるようにしてもよい。例えば、HeNBが移動された場合にパスロスの計測をやり直すことが考えられる。HeNBの移動は、HeNBが持ち上げられたことを検知できるようにHeNBの底面にセンサ等を取り付けたりすることで検知することが可能となる。また、より正確な計測を行うため、周辺サーチモードでのみの計測に限らず、定期的にパスロスを計測する等としてもよい。

また、パスロスの大小によって本実施の形態の方式と、従来技術の方式を使い分けることとしても良い。

また、本発明はLTEを例に実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、MeNBとHeNBの混在を許容する全ての無線通信規格において適用可能である。

本発明は、MeNB、HeNBおよびHUEを有する移動体通信システムに好適である。

１０１シンボルタイミング検出部
１０３サブフレームタイミング検出部
１０４フレームタイミング検出部
１０５制御部
１０６ MIB抽出部
１０７ SIB抽出部
１０８ RSRP測定部

Claims

マクロ基地局装置が形成するセルよりも小さいセルを形成する小型基地局装置であって、
前記マクロ基地局装置からの下り回線信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
前記受信電力を用いて、前記マクロ基地局装置と当該小型基地局装置との間の第１のパスロスを算出し、
通信端末装置からの報告に基づいて、当該通信端末装置と当該小型基地局装置との間の第２のパスロスを算出する算出手段と、
前記第１のパスロスと前記第２のパスロスとから算出されるパスロスのオフセットを用いて、前記通信端末装置からの上り回線信号の送信電力を制御する制御手段と、
を具備する小型基地局装置。
前記制御手段は、前記パスロスのオフセットを用いて、前記上り回線のパワーオフセットを算出し、前記パワーオフセットを加味したターゲット電力を前記通信端末装置へ送信する
請求項１記載の小型基地局装置。
前記制御手段は、前記パスロスのオフセットが所定の閾値を上回る場合、前記ターゲット電力を所定の初期値に設定する
請求項２記載の小型基地局装置。
前記制御手段は、前記パスロスのオフセットが所定の閾値を下回る場合、前記ターゲット電力を、前記ターゲット電力の取りうる最小の値に設定する
請求項２記載の小型基地局装置。
前記小型基地局装置は、前記受信電力測定手段が前記下り回線信号の受信電力を測定する前に、前記下り回線信号との同期を取る処理を行い、
前記制御手段は、前記下り回線信号との同期を取る処理が失敗した場合、前記ターゲット電力を前記ターゲット電力の取りうる最大の値に設定する
請求項２記載の小型基地局装置。
前記制御手段は、前記小型基地局のセルに複数の通信端末装置が属している場合、前記複数の通信端末装置のうちの１つの通信端末装置からの報告に基づく第１のパスロスと、前記第２のパスロスとから算出されたパスロスのオフセットを用いて、前記複数の通信端末それぞれからの上り回線の電力を一括して制御する
請求項１記載の小型基地局装置。
前記算出手段は、前記小型基地局装置が移動された場合に、前記第１のパスロスを再計算する請求項１記載の小型基地局装置。
マクロ基地局装置が形成するセルよりも小さいセルを形成する小型基地局装置を有する移動体通信システムにおける送信電力制御方法であって、
前記マクロ基地局からの下り回線信号の受信電力を測定し、
前記受信電力を用いて、前記マクロ基地局装置と当該小型基地局装置との間の第１のパスロスを算出し、
通信端末装置からの報告に基づいて、当該通信端末装置と当該小型基地局装置との間の第２のパスロスを算出し、
前記第１のパスロスと前記第２のパスロスとから算出されるパスロスのオフセットを用いて、前記通信端末装置からの上り回線信号の送信電力を制御する、
送信電力制御方法。