JP2012505578A

JP2012505578A - ＷｉＭＡＸネットワークの動作方法およびＷｉＭＡＸネットワーク

Info

Publication number: JP2012505578A
Application number: JP2011530424A
Authority: JP
Inventors: ファン、リンハン; メーダー、アンドレアス; ツォウ、ジュン; ツォウ、イーフェン
Original assignee: NEC Europe Ltd
Current assignee: NEC Europe Ltd
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: ES2495315T3; JP5524223B2; US20110263264A1; WO2010049120A1; EP2340684B1; EP2340684A1

Abstract

ＷｉＭＡＸネットワークの動作方法を提供する。このネットワークは、１つ以上のマクロセル基地局および少なくとも１つのフェムトセル基地局を有するＷｉＭＡＸマクロセルネットワークを含む。マクロセル基地局および少なくとも１つのフェムトセル基地局は、移動局への接続を提供するように構成される。本方法によれば、少なくとも１つのフェムトセル基地局と、少なくとも１つのフェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上のマクロセル基地局との間に直接無線リンクが確立されるような通信方式が、マクロセルネットワークと少なくとも１つのフェムトセル基地局との間で規定される。また、対応するＷｉＭＡＸネットワークが開示される。

Description

本発明は、ＷｉＭＡＸネットワークの動作方法およびＷｉＭＡＸネットワークに関する。前記ネットワークは、１つ以上のマクロセル基地局および少なくとも１つのフェムトセル基地局を有するＷｉＭＡＸマクロセルネットワークを含み、前記マクロセル基地局および前記少なくとも１つのフェムトセル基地局は、移動局への接続を提供するように構成される。

現在、モバイルネットワーク事業者は、事業者の顧客の宅内に設置されるようないわゆるフェムトセル（ホーム基地局、ホームＢＴＳ、ピコセル、ホームＮＢ、フェムトアクセスポイント（femto access point, ＦＡＰ）、あるいはフェムト無線基地局とも呼ばれる）を配備することに関心を示している（非特許文献１を参照）。このようなフェムトセルは、現在は３Ｇおよび４Ｇの両方のネットワークについて開発され標準化されており、小型・低価格・低送信電力のモバイル基地局である。フェムトセルＢＳの設置は通常、技術的訓練を受けていない顧客自身によって扱われるので、簡単なプラグアンドプレイ手順とする必要がある。フェムトセル基地局は、ＷｉＦｉアクセスポイントと類似しているが、無線インタフェースは、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）あるいは３ＧＰＰＬＴＥ（Long Term Evolution）のような広域セルラネットワーク標準に基づいている。フェムトセルＢＳは、ＤＳＬ等の通常のブロードバンドインターネットコネクション上の仮想私設ネットワークコネクションを介して、事業者のネットワークに接続される。

フェムトセルを導入する１つの理由は、ユーザエクスペリエンスを向上させるために事業者ネットワークのカバレジおよびスループットを拡大し、それにより、固定電話と携帯電話の融合（fixed-mobile convergence）へ大きく前進することである。Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントと同様に、フェムトセルは、それぞれのエリアにおいて十分なカバレジを提供するために、家庭およびオフィス環境に配備されるように設計され、人口やオフィスの密度が高いエリアでは高い配備密度となることが期待される。しかし、フェムトセルの配備にはいくつかの欠点が伴う。その１つは、ネットワークのマクロレベルとフェムトレベルの間の干渉効果である。フェムトセルＢＳは、事業者の広域ネットワークと同じ認可周波数帯において配備されることが多いので、他の基地局と干渉しないように正しく無線インタフェースを設定することが重要である。

本発明は、ＷｉＭＡＸおよびＩＥＥＥ８０２．１６標準に基づくフェムトセルに注目する。ＷｉＭＡＸは World Wide Interoperability for Microwave Access の略で、ＩＥＥＥ８０２．１６の標準ファミリに基づいている。ＷｉＭＡＸは、フレームが同時に送信されなければならない時間同期通信技術である。ＷｉＭＡＸ通信ネットワークでデータ送信のために使用される技術はＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）と呼ばれる。ＯＦＤＭＡは、多数の密集した直交サブキャリアの使用に基づく。ＯＦＤＭＡフレーム構造体は、周波数領域ではサブキャリアによって、そして時間領域ではシンボルによって分割される。ユーザには、データを送受信する際に、「バースト」と呼ばれる２次元（時間領域および周波数領域）の割当が配分される。

フェムトセルネットワークは、屋内のカバレジおよび容量を向上させることができる。しかし、フェムトセル基地局は、その送信電力を慎重に調整する必要がある。すなわち、送信電力は、そのサブキャリアに対する良好な信号強度を保証する程度に十分に高くすべきであるが、他の移動局、他のフェムトセルおよび共在する可能性のあるマクロセル基地局に対する重大な干渉を避けるために高すぎてはならない。この問題を解決するため、従来技術の解決法によれば、フェムトセルはネットワークの無線リソース管理ユニット（Radio Resource Management, ＲＲＭ）に接続される。ＲＲＭは、通常は無線アクセスネットワーク（Radio Access Network）に配置される機能／論理ユニットであり、周波数割当等を担当する。しかし、ＲＲＭを通じてフェムトセル基地局の送信電力を制御することは、フェムトセル基地局がコアネットワークを通じてマクロセル基地局と通信することを必要とし、これは比較的待ち時間が大きい。その結果、変化する干渉状態への反応がかなり遅くなる。

Airvana whitepaper, "Femtocells: Transforming The Indoor Experience"（フェムトセル：屋内エクスペリエンスの転換）

本発明の目的は、頭書のようなＷｉＭＡＸネットワークの動作方法およびＷｉＭＡＸネットワークにおいて、実施の容易なメカニズムを使用することにより、干渉状態への効果的な応答が可能となるような改良およびさらなる展開を行うことである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、以下のことを特徴とする。すなわち、前記少なくとも１つのフェムトセル基地局と、前記少なくとも１つのフェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上の前記マクロセル基地局との間に直接無線リンクが確立されるような通信方式が、前記マクロセルネットワークと前記少なくとも１つのフェムトセル基地局との間で規定される。

また、上記の目的は、独立請求項１６の構成を備えたＷｉＭＡＸネットワークによって達成される。この請求項に記載の通り、本ＷｉＭＡＸネットワークは、以下のことを特徴とする。すなわち、前記少なくとも１つのフェムトセル基地局と、前記少なくとも１つのフェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上の前記マクロセル基地局との間に直接無線リンクが確立されるような通信方式が、前記マクロセルネットワークと前記少なくとも１つのフェムトセル基地局との間で規定される。

本発明によって初めて認識されたこととして、従来技術のシステムは、（集中化された）無線リソース管理ユニットとの通信を必要とし、その結果、シグナリング経路がコアネットワーク経由で比較的長くなるので、かなり厄介である。本発明は、より分散化されたアプローチを追求する。すなわち、一方でフェムトセル基地局間の直接通信を実現し、他方で直接リンクを通じてＷｉＭＡＸマクロセルネットワークとの直接通信を実現する。この直接リンクは、フェムトセル基地局と１つ以上のＷｉＭＡＸマクロセル基地局との間に確立される無線リンクである。本発明は、無線インタフェースによる無線通信は（例えばＡＳＮ経由でのマクロセルＢＳとフェムトセルＢＳとの間の間接リンクに比べて）非常に高速であることを利用することにより、現在の干渉状態に対する高速な応答を可能にする。また、フェムトセルＢＳとマクロセルＢＳとの間の無線通信は、測距等の他の分野でも使用可能である。

好ましい実施形態によれば、無線リンクは、信号または論理チャネルの形式で確立されるものとしてもよい。すなわち、フェムトセル基地局は、信号および／または制御チャネルのみを使用するという意味で、特殊な移動局のように作用する。換言すれば、無線リンクは、制御プレーンに対してのみ確立され、そのリンクについて、フェムトセル基地局にはデータチャネルは割り当てられない。

好ましい実施形態によれば、フェムトセル基地局は、１つ以上の前記マクロセル基地局から情報を受信するために、直接リンクを使用してもよい。他方、フェムトセル基地局は、マクロセル基地局に情報を報告してもよい。例えば、フェムトセル基地局は、自ら（あるいはマクロセル基地局からの要求に応じて）測定を実行し、その結果をマクロセル基地局に返してもよい。さらに、フェムトセル基地局は、アタッチされている移動局からの測定結果をマクロセル基地局に報告してもよい。これに関して、フェムトセル基地局は、アタッチされている移動局から受信された測定結果に対する転送ノードとして作用することになる。

フェムトセル基地局と１つ以上のマクロセル基地局との間の直接リンクは、さまざまな用途で利用してもよい。例えば、マクロセル基地局は、無線リンクを用いて、自己のカバレジエリア内に位置する各フェムトセル基地局に関連する情報を報告してもよい。この目的のため、マクロセル基地局は、カバレジエリア内に位置するフェムトセル基地局に対するエントリを含むリストを管理してもよい。このリストは、定期的に更新してもよい。

マクロセル基地局によって記録される上記の情報に関して、この情報は、以下のものに限定されないが、フェムトセル基地局の位置、フェムトセル基地局からの送信電力および／または測定情報を含むと有利であることがわかる。測定情報は、フェムトセル基地局自体によって実行された測定の結果を含んでもよい。例えば、フェムトセル基地局は、干渉につながるような近隣フェムトセル基地局からの強い無線信号を測定することができる。別法として、またはこれに加えて、測定情報は、フェムトセル基地局が自己のカバレジエリア内に位置する移動局から受信したフィードバック情報を含んでもよい。例えば、移動局は、自己の信号対雑音比や自己のパイロット信号強度をフェムトセル基地局に報告してもよい。その場合、フェムトセル基地局は、この情報をマクロセル基地局に転送する。

特定の実施形態によれば、直接リンクは、マクロセル基地局から少なくとも１つのフェムトセル基地局への一方向リンクとして確立することができる。すなわち、マクロセル基地局は、例えばフェムトセル基地局に対して、その送信電力を調整する命令を送信することによって、フェムトセル基地局に影響を及ぼすことができる。しかし、このような一方向リンクでは、フェムトセル基地局がマクロセル基地局に自己の測定結果を報告することができない。このような場合、フェムトセル基地局は、ＡＳＮ（Access Service Network, アクセスサービスネットワーク）ゲートウェイ経由でマクロセル基地局に自己の測定情報を報告するものとしてもよい。しかし、フェムトセル基地局が異なる事業者に所属する場合、フェムトセルがＡＳＮゲートウェイ経由でマクロセル基地局に報告を行うことは実現可能でない。

後者の場合、直接リンクを双方向リンクとして確立すると有益であろう。このような場合、フェムトセル基地局は、自己の測定情報を（双方向）直接リンク経由でマクロセル基地局に報告するように構成することができる。いずれの場合でも、例えば一方向リンクを用いてＡＳＮゲートウェイ経由で報告するのであれ、双方向リンクを用いて直接リンク経由で直接報告するのであれ、フェムトセル基地局は、定期的に自己の測定情報報告を実行するものとしてもよい。その結果、マクロセル基地局によって管理されている対応するリストが常に、更新された正しい情報を保持する。別法として、フェムトセル基地局は、例えば、移動局がフェムトセル基地局との間でアタッチ／デタッチすることによって、あるいは新たな近隣フェムトセル基地局の配備によって、無線状態が変化した場合にのみ、マクロセル基地局への報告を行うように構成されてもよい。

好ましい実施形態によれば、直接リンクは、マクロセル基地局がフェムトセル基地局に対して、その送信電力および／またはその割当サブチャネルを調整するように通知するために使用される。これにより、フェムトセル、マクロセル、および移動局の間に起こり得る干渉に対処する応答が高速になる。

特に好ましい実施形態によれば、直接リンクは、マクロセル基地局がリレーノードとして機能して、相異なるフェムトセル基地局間での情報交換のために使用される。フェムトセルが自己の測定結果をマクロセル基地局に報告することができるので、マクロセル基地局は、高い干渉を報告しているフェムトセル基地局を見つけた場合、隣接するフェムトセルの電力設定および干渉レベルをチェックすることができる。そして、マクロセル基地局は、フェムトセル基地局に対して、送信電力を調整するように、あるいは、関連する情報を中継して、関与するフェムトセル間のネゴシエーションを仲介するように、直接指示してもよい。マクロセル基地局からの指示を受信した場合、フェムトセル基地局は相互に、送信電力およびサブチャネル設定のネゴシエーションをしてもよい。

本発明を好適な態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、請求項１に従属する諸請求項を参照しつつ、図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

本発明の一実施形態によるＷｉＭＡＸネットワークの一部を示す。

図１は、マクロセル基地局ＢＳと、２つのフェムトセル基地局とを含むＷｉＭＡＸネットワークの一部を模式的に例示している。２つのフェムトセル基地局はいずれも、マクロセルＢＳのカバレジエリア内に位置する。各フェムトセルＢＳは、通常のブロードバンドインターネットコネクションを通じて事業者のコアネットワーク内のゲートウェイに接続される。種々の移動局ＭＳ（例えば、携帯電話、ラップトップコンピュータ等）が、マクロセルＢＳまたはフェムトセルのうちの１つのいずれかに接続される。図１に例示した状況において、ある移動局ＭＳ（図１内の下方）がフェムトセル基地局のうちの１つと干渉しており、また、２つのフェムトセルが互いに干渉していると仮定する。

現在、ＩＥＥＥ８０２．１６標準で規定されるフェムトセルとマクロセルとの間の無線通信は存在しない。本発明によれば、フェムトセル基地局とマクロセルＢＳとの間の無線通信を用いた通信方式が実現される。図１からわかるように、フェムトセル基地局は、特殊なＭＳのように作用する。このフェムトセル基地局は、マクロセルＢＳからの情報をリスンするため、そしておそらくは、マクロセルＢＳに測定結果を報告するために、信号および／または制御チャネルのみを使用する。フェムトセルにデータチャネルは割り当てられない。

マクロセルＢＳは、そのカバレジエリア内の各フェムトセルに関連する情報を記録するためのリストを有する。例えば、この情報は、フェムトセルＢＳの位置、フェムトセルＢＳのダウンリンク測定結果、およびフェムトセルＢＳの送信電力を含むことができる。

図１に例示した状況において、移動局ＭＳ（すなわち、図１の下方に例示したラップトップコンピュータ）はダウンリンクチャネルをスキャンすると仮定する。このスキャンにより、フェムトセル基地局（同じく図１の下側のもの）からの干渉が極めて高いことが判明する。その結果、移動局ＭＳは、その測定結果をマクロセルＢＳに報告する。マクロセルＢＳは、本発明により確立される無線リンクを用いて、フェムトセル基地局に対して、その送信電力および／または割当サブチャネルを調整して同一チャネル干渉を低減するように通知する。別法として、またはそれに加えて、マクロセルＢＳは、例えば自己のサブチャネルのうちのいくつかをフェムトセルに割り当てることにより、自己のサブチャネル割当を調整してもよく、また、自己の送信電力を調整してもよい。

本発明によるアプローチでは、ＷｉＭＡＸフェムトセルとマクロセルとの間の干渉に対処する応答が高速になる。このアプローチは、若干のシグナリングオーバーヘッドを生じるが、フェムトセルとマクロセルとの間の（少なくとも無線の）通信がないアプローチに比べて顕著な効果を有する。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims

ＷｉＭＡＸネットワークの動作方法において、前記ネットワークは、１つ以上のマクロセル基地局および少なくとも１つのフェムトセル基地局を有するＷｉＭＡＸマクロセルネットワークを含み、前記マクロセル基地局および前記少なくとも１つのフェムトセル基地局は、移動局への接続を提供するように構成され、
前記少なくとも１つのフェムトセル基地局と、１つ以上の前記マクロセル基地局との間に直接無線リンクが確立されるような通信方式が、前記マクロセルネットワークと前記少なくとも１つのフェムトセル基地局との間で規定されることを特徴とする、ＷｉＭＡＸネットワークの動作方法。
前記直接リンク上で、前記フェムトセル基地局が、信号および／または制御チャネルのみを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記直接リンクが、前記フェムトセル基地局によって、１つ以上の前記マクロセル基地局から情報を受信するために使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記フェムトセル基地局が、自ら実行した測定の結果、および／または、アタッチされている移動局から受信した測定情報を、１つ以上の前記マクロセル基地局に報告することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
前記直接リンクが、前記１つ以上のマクロセル基地局によって、自己のカバレジエリア内に位置する各フェムトセル基地局に関連する情報をそれぞれ記録するために使用されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
前記記録される情報が、フェムトセル基地局の位置、フェムトセル基地局の送信電力、および／またはフェムトセル基地局からの測定情報を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記測定情報が、前記フェムトセル基地局によって実行された測定の結果を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記測定情報は、前記フェムトセル基地局が自己のカバレジエリア内に位置する移動局から受信したフィードバック情報を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
前記直接リンクが、マクロセル基地局から前記少なくとも１つのフェムトセル基地局への一方向リンクとして確立されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
フェムトセル基地局が、該フェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上の前記マクロセル基地局にゲートウェイ経由で前記測定情報を報告するように構成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
前記直接リンクが、双方向リンクとして確立されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
フェムトセル基地局が、該フェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上の前記マクロセル基地局に前記直接リンク経由で前記測定情報を報告するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記フェムトセル基地局が、定期的に前記測定情報報告を実行することを特徴とする請求項３ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
前記直接リンクが、前記１つ以上のマクロセル基地局によって、フェムトセル基地局に対してその送信電力および／または割当サブチャネルを調整するように通知するために使用されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
前記直接リンクは、マクロセル基地局がリレーノードとして機能して、相異なるフェムトセル基地局間での情報交換のために使用されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
ＷｉＭＡＸネットワークにおいて、前記ネットワークは、１つ以上のマクロセル基地局および少なくとも１つのフェムトセル基地局を有するＷｉＭＡＸマクロセルネットワークを含み、前記マクロセル基地局および前記少なくとも１つのフェムトセル基地局は、移動局への接続を提供するように構成され、
前記少なくとも１つのフェムトセル基地局と、前記少なくとも１つのフェムトセル基地局のカバレジエリア内に位置する１つ以上の前記マクロセル基地局との間に直接無線リンクが確立されるような通信方式が、前記マクロセルネットワークと前記少なくとも１つのフェムトセル基地局との間で規定されることを特徴とする、ＷｉＭＡＸネットワーク。