JP2013197960A - 通信システム、移動局装置、マクロセル基地局装置及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マクロセル基地局装置と、前記マクロセル基地局装置のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置と、移動局装置とを備える通信システムであって、移動局装置は、送受信部において、前記マクロセル基地局装置と第1の周波数帯域を用いて通信し、通信制御部において、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて前記小型基地局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記マクロセル基地局装置に送信する。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る通信システム1を表す概念図である。
通信システム1は、eNB12、HeNB13−1、13−2、13−3、及びUE14を含んで構成される。HeNB13−1、13−2、13−3をHeNB13と総称することがある。
HeNB13−1、13−2、13−3は、UE14との間で、無線でデータを送受信する小型基地局装置(Home eNodeB[屋内基地局装置]、micro cell eNodeB[マイクロセル基地局装置]、pico cell eNodeB[ピコセル基地局装置]、femto cell eNodeB[フェムトセル基地局装置]とも呼ばれる)である。本実施形態では、HeNBの個数は図示した3個に限られず、1個、2個、又は3個よりも多くてもよい。
図1において、セル33−1、33−2、33−3は、それぞれHeNB13−1、13−2、13−3の電波が到達する範囲を表す。セル33−1、33−2、33−3の半径は、例えば数m〜数十mの比較的狭い範囲である。図1に示すセル33−1、33−2、33−3の領域は、いずれもセル32の領域に含まれる。セル33−1、33−2、33−3をセル33と総称することがある。即ち、小型基地局装置とは、移動局装置との通信可能な範囲が狭い(典型的には、半径数m〜数十m)基地局装置である。
なお、以下の説明において、eNB12、HeNB13−1、13−2、13−3を、単に基地局装置と総称することがある。
次に、CAについて説明する。CAとは、2個以上の異なる周波数帯域(コンポーネントキャリア;Component Carrier、CC)を集約(アグリゲーション)し、これらの周波数帯域を同時に利用してデータの送受信を実現する技術である。CCとは、UE毎にデータを割り当てる通信帯域の単位である。CCは、複数のリソースブロック(RB;Resource Block)を含む。RBは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重方式)信号フレームにおけるデータが割り当てられる周波数帯域の単位(例えば、180kHz)である。
図2(a)、(b)ともに、横軸は周波数を表す。
図2(a)は、CA処理前において、eNB12がUE14へ帯域AのPCC(Primary Component Carrier、プライマリコンポーネントキャリア)を用いてデータを送信することを表す。
図2(b)は、CA処理後において、eNB12がUE14へ帯域AのPCCを用いてデータを送信するのと同時に、HeNB13−1がUE14へ帯域BのSCC(Secondary Component Carrier、セカンダリコンポーネントキャリア)を用いてデータを送信することを表す。このとき、UE14は、帯域Aと帯域Bを用いて同一の相手側装置(例えば、他の移動局装置)からのデータを、それぞれeNB12、HeNB13−1を介して受信する。従って、CAとは、同一の相手側装置との通信に複数のCCを同時に利用することで仮想的に周波数帯域を拡張することを指す。また、CAは、拡張した周波数帯域を用いて通信することを指す。こともある。上述の例では、eNB(マクロセル基地局装置)12とUE(移動局装置)14の間で、帯域を拡張する前に当初から用いていた帯域が帯域A(第1の周波数帯域)である。帯域を拡張する際、HeNB13−1(小型基地局装置)とUE14(移動局装置)の間で、新たに追加した帯域が帯域B(第2の周波数帯域)である。つまり、CAとは、帯域A(第1の周波数帯域)と帯域B(第2の周波数帯域)を集約して、UE14と相手先装置との通信を行うことである。
図3は、データの送受信に用いられる周波数帯域の他の例を表す概念図である。
図3において、横軸は周波数である。図3に示す例では、用いられているCCの個数は、3個である。3個のうち、1個がeNB12とUE14との間の通信で用いられている帯域AのPCCである。他の2個がHeNB13−1とUE14との間の通信で用いられているSCCである。2個のSCCの帯域は、帯域B、Cである。
次に、CAに係る物理信号及び物理チャネルについて説明する。
通信システム1では、基地局装置からUE14へのデータの送信(下りリンク)、UE14から基地局装置へのデータの送信(上りリンク)において物理信号と物理チャネルを用いる。物理信号とは、システム同期、セル識別、無線チャネル予測に用いられる信号である。物理チャネルとは物理層よりも上位の階層(上位レイヤ)で生成される情報を伝送するチャネルである。物理チャネルに割り当てられる信号や物理信号は、送信信号又は受信信号の一部として、予め定められた時間及び周波数に割り当てられる。この割り当てを、マッピングと呼ぶ。また、割り当てられた信号から元の信号を再構成することをデマッピングと呼ぶ。
通信システム1では、上述の物理信号や物理チャネルの信号を、1つの基地局装置と1つのUEとの対毎に1つのCCに集約して送受信してもよいし、CAが行われた場合には、その対毎であれば複数のCCに分散して送受信してもよい。
次に、通信システム1の構成について説明する。
図4は、本実施形態に係る通信システム1の構成を表す概略図である。
通信システム1は、eNB12、HeNB13、UE14、MME(Mobility Management Entity;移動管理装置)15、及びRAN(Radio Access Network、無線アクセスネットワーク)11を含んで構成される。
eNB12及びHeNB13は、それぞれMME15と有線で接続される。HeNB13は、例えば、光通信回線や固定電話回線などの有線の加入者通信回線を用いて、MME15と接続されていてもよい。HeNB13の一部又は全部が、例えば、HeNB−GW(屋内基地局装置ゲートウェイ装置)を介してMME15と接続されていてもよい。
次に、本実施形態に係るUE14の構成について説明する。
図5は、本実施形態に係るUE14の構成を表す概略図である。
UE14は、送受信部141、通信制御部142及びデータ処理部143を含んで構成される。
通信測定部1421は、算出した通信量が、予め定めた通信量(例えば、使用しているCCの伝達可能な通信量のr倍、rは1よりも小さい正の実数)よりも大きいか否か判断する。予め定めた通信量よりも大きいと判断された場合、通信測定部1421は、CAを要すると判断されたことを表すCA判断信号を生成し、生成したCA判断信号を同期処理部1422に出力する。
同期処理部1422は、CA要求情報の一例として、PI(Proximity Indicator)を生成してもよい。PIは、例えば、UE14が、帯域BのCCを用いて通信を行うHeNB13−1のセル33−1に在圏することを表す情報(在圏情報)である。同期処理部1422が生成するPIは、例えば、entering proximity indication、即ち、UE14がセル33−1に進入したことを表す情報である。同期処理部1422は、生成したPIをeNB12への送信信号として変調部1414に出力する。
次に、本実施形態に係るeNB12の構成について説明する。
図6は、本実施形態に係るeNB12の構成を表す概略図である。
eNB12は、送受信部121、通信制御部122及びデータ処理部123を含んで構成される。
無線受信部1212は、アンテナ部1211から入力された無線周波数受信信号を基底周波数帯域にダウンコンバートして変調受信信号を生成する。無線受信部1212が行う処理は、無線受信部1412が行う処理と同様である。無線受信部1212は、生成した変調受信信号を復調部1213に出力する。
復調部1213は、無線受信部1212から入力された変調受信信号を復調して、受信信号を生成する。復調部1213は、生成した受信信号を通信制御部122及びデータ処理部123に出力する。復調部1213が行う処理は、復調部1413と同様である。
無線送信部1215は、変調部1214から入力された変調送信信号を基底周波数帯域から無線周波数帯域にアップコンバートして無線周波数送信信号を生成する。無線送信部1215が行う処理は、無線送信部1415と同様である。無線送信部1215は、生成した無線周波数送信信号をアンテナ部1211に出力する。
準備処理部1221は、UE14からの受信信号としてCA要求情報が復調部1213から入力されたとき、CA要求情報が表すCC(例えば、帯域B)を用いてUE14と通信を行おうとするHeNB13(例えば、HeNB13−1)との間でCA準備処理を行う。準備処理部1221は、入力されたCA要求信号が表すHeNB13(例えば、HeNB13−1)と相手先装置との通信路を設定することを要求する通信路設定要求信号をMME15への送信信号として送受信部121に出力する。準備処理部1221は、送受信部121からMME15からの受信信号として出力した通信路設定要求信号に対応する通信路設定確認信号が入力される。準備処理部1221は、当該CCを用いてUE14と通信を行うための準備に係る処理を行うことを通知するCA準備通知情報を当該HeNB13への送信信号として送受信部121に出力する。準備処理部1221は、UE14からの受信信号としてCA開始情報が復調部1213から入力される。
次に、本実施形態に係るHeNB13の構成について説明する。
図7は、本実施形態に係るHeNB13の構成を表す概略図である。
HeNB12は、送受信部131、通信制御部132及びデータ処理部133を含んで構成される。
アンテナ部1311、無線受信部1312、復調部1313、変調部1314、及び無線送信部1315の構成及び処理は、上述のアンテナ部1211、無線受信部1212、復調部1213、変調部1214、及び無線送信部1215の構成及び処理と同様である。
データ処理部133の構成及び処理は、上述のデータ処理部123の構成及び処理と同様である。
なお、準備処理部1321は、自装置(HeNB13)と相手先装置との通信路を設定することを要求する通信路設定要求信号をMME15への送信信号として送受信部131に出力するようにしてもよい。その場合、送受信部131からMME15からの受信信号として通信路設定確認信号が入力された後、CA準備通知情報を出力するようにする。また、その場合、eNB12の準備処理部1221は、通信路設定確認信号を出力する処理を省略してもよい。
次に、本実施形態に係る通信処理について説明する。
図8は、本実施形態に係る通信処理を表すシーケンス図である。
ここで、当初eNB12とUE14の間で、帯域AのCCをPCCとして用いて通信が行われている。図8は、HeNB13−1とUE14との間で、帯域BのCCをSCCとして用いて通信するまでの過程を表す。
以下、各基地局装置とUE間の情報の送受信を主に説明し、送受信部121等の処理について割愛する。
CAが必要と判断された場合、UE14の同期処理部1422は、HeNB13から受信信号に含まれる同期信号に基づいて、帯域Aとは異なり、かつ未利用の帯域BのCCを使用できるHeNB13をサーチする。その後、ステップS102に進む。
(ステップS105)UE14の同期処理部1422は、HeNB13−1からCA準備通知情報を受信した後、HeNB13−1との間で帯域BのCCについて同期処理を行う。HeNB13−1の同期処理部1322は、準備処理部1321からCA準備通知情報が入力された後、UE14との間で帯域BのCCについて同期処理を行う。その後、ステップS106に進む。
(ステップS107)UE14の帯域管理部1423は、HeNB13−1への帯域Bを表すCC情報を生成し、生成したCC情報を無線受信部1412及び無線送信部1415に出力する。UE14の帯域管理部1423は、帯域BのCCを用いてHeNB13−1とのCAが開始したことを表すCA開始情報を生成し、生成したCA開始情報を帯域AのCCを用いてeNB12に送信する。その後、ステップS108に進む。
図9は、本実施形態に係るHeNBサーチ処理を表すフローチャートである。
(ステップS1011)UE14の通信測定部1421は、復調部1413から入力された受信信号に基づいてeNB12との通信量を測定する。その後、ステップS1012に進む。
(ステップS1012)通信測定部1421は、測定した通信量に基づいてCAの要否を判断する。通信測定部1421は、例えば、測定した通信量が予め定めた通信量よりも大きい場合、CAを要すると判断する。通信測定部1421は、測定した通信量が、予め定めた通信量と同等、又はそれよりも小さい場合、CAは不要と判断する。CAを要すると判断された場合(ステップS1012 Y)、ステップS1013に進む。CAは不要と判断された場合(ステップS1012 N)、処理を終了する。
次に、本実施形態の一変形例について説明する。
本変形例では、UE14の同期処理部1422は、HeNB13−1とのCAを要求することを表し、特定の形式のコマンドで表されるCA要求情報(CA要求コマンド)を生成する。
図10は、本実施形態に係る通信処理の一変形例を表すシーケンス図である。
図10に示す通信処理は、ステップS101、S103−108を有する点で、図8が表す通信処理と共通する。但し、図10が表す通信処理は、図8が表す通信処理が有するステップS102の代わりにステップS202を有する。ここでは、ステップS101の後で、ステップS202を実行する。
次に、本実施形態に係る他の変形例について説明する。
本変形例では、UE14の同期処理部1422が生成したCA要求情報を他のコマンド情報に追加してeNB12に送信する。他のコマンド情報は、例えば、通信測定部1421が生成した品質情報である。通信測定部1421は、生成した品質情報に算出した通信量を表す通信量情報を含めてもよい。通信測定部1421は、同期処理部1422からCA要求信号が入力された場合には、CA要求信号を品質情報に追加してeNB12への出力信号として変調部1414に出力する。
図11に示す通信処理は、ステップS101、S302、S103−S108を有する。図11の通信処理は、ステップS101、S103−108を有する点で、図8が表す通信処理と共通する。但し、図11が表す通信処理は、図8が表す通信処理が有するステップS102の代わりにステップS302を有する。ここでは、ステップS101の後で、ステップS302を実行する。
なお、ステップS103において、eNB12の準備処理部1221は、UE14から受信した品質情報からCA要求情報を抽出する。
次に、本実施形態に係る他の変形例について説明する。
本変形例では、UE14の同期処理部1422が、新たなCCを使用できるHeNB13を複数検出した場合には、検出した複数のHeNB13のうちの1個(例えば、帯域B、HeNB13−1)選択する。同期処理部1422は、例えば、通信測定部1421から各HeNB13から受信された品質情報が入力され、入力された品質情報が表す通信品質が最も高いCCのHeNB13(ベストセル)を選択する。同期処理部1422は、選択したCCのHeNB13に対するCA要求情報を生成し、生成したCA要求情報をそのHeNB13への送信信号として変調部1414に出力する。
図12に示す通信処理は、ステップS101、S401、S102−S108を有する。図12の通信処理は、ステップS101−108を有する点で、図8が表す通信処理と共通する。但し、図12の通信処理では、ステップS101の後で、ステップS401を実行する。
なお、ステップS102では、同期処理部1422は、ベストセルのPIをCA要求情報として生成し、生成したPIをeNB12に送信する。
本実施形態ではUE14において、上りリンクの通信量に基づいて、CAの要否を判断するようにしてもよい。ここで、通信測定部1421は、復調部1413から入力された受信信号の代わりに、データ処理部143から入力された送信信号に基づいて接続先の基地局装置(例えば、eNB12)との通信に係る上りリンクの通信量を算出する。この場合、上りリンクのみCAを行ってもよい。
なお、UE14において、上りリンクの通信量と下りリンクの通信量との合計通信量に基づいて、CAの要否を判断するようにしてもよい。ここで、通信測定部1421は、上述の処理を行って算出した下りリンクの通信量と上りリンクの通信量とを合算して合計通信量を算出する。通信測定部1421は、算出した合計通信量に基づいてCAの要否を判断する。
次に本発明に係る第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と構成及び処理が共通する部分については同一の符号を付する。
本実施形態に係る通信システム2は、eNB22と、そのセル32の一部の領域をセル33とするHeNB13と、UE14とを備える通信システムに係る。eNB22は、UE14と帯域Aを用いて通信し、帯域Aとは異なる帯域Bを用いてHeNB13とUE14との通信を要求することを表すCA要求情報を生成し、CA要求情報をUE14に送信する。
本実施形態に係る通信システム2は、RAN11、eNB22、HeNB13−1〜13−3、UE14、及びMME15を含んで構成される。即ち、通信システム2は、RAN11、HeNB13−1〜13−3、UE14、及びMME15を備える点で通信システム1(図4参照)共通する。通信システム2は、eNB12の代わりにeNB22を備える点で通信システム1と異なる。
eNB22は、送受信部121、通信制御部222、及びデータ処理部123を含んで構成される。通信制御部222は、準備処理部1221、帯域管理部1222の他、さらに通信測定部2223を含んで構成される。
通信測定部2223は、UE14から受信した受信信号の通信量に基づいて、CAの要否を判断する。通信測定部2223は、復調部1213から入力された受信信号に基づいて接続先のUE14との周波数帯域AのCCを用いた通信に係る通信量を測定する。通信測定部2223は、算出した通信量が、予め定めた通信量よりも大きいか否か判断する。予め定めた通信量よりも大きいと判断された場合、通信測定部2223は、CA要求情報を生成する。生成したCA要求情報は、eNB22がUE14との通信に用いているCCの帯域Aとは異なる新たな帯域BのCCを用いてHeNB13とUE14との通信を要求することを示す。かかる通信は、いずれもUE14と相手先装置との間におけるユーザデータの送受信に関わる。
通信測定部2223は、生成したCA要求情報をUE14への送信信号として変調部1214に出力する。
その後、eNB22の準備処理部1221には、UE14からの受信信号としてCA要求確認情報が復調部1213から入力される。その後、準備処理部1221は、上述したCA準備処理を行う。
図15は、本実施形態に係る通信処理を表すシーケンス図である。
図15に示す通信処理は、ステップS501、S101、S502、及びS103−S108を有する。図15の通信処理は、ステップS101、S103−108を有する点で、図8に示す通信処理と共通する。但し、ここでは、ステップS501の後でステップS101を実行し、ステップS101の後でステップS502を実行する。
本実施形態ではeNB22において、下りリンクの通信量に基づいて、CAの要否を判断するようにしてもよい。ここで、通信測定部2223は、復調部1213から入力された受信信号の代わりに、データ処理部123から入力された受信信号に基づいて接続先のUE14との通信に係る下りリンクの通信量を算出する。この場合、下りリンクのみCAを行ってもよい。
なお、eNB22において、上りリンクの通信量と下りリンクの通信量との合計通信量に基づいて、CAの要否を判断するようにしてもよい。ここで、通信測定部2223は、上述の処理を行って算出した下りリンクの通信量と上りリンクの通信量とを合算して合計通信量を算出する。通信測定部2223は、算出した合計通信量に基づいてCAの要否を判断する。
また、上述した実施形態におけるeNB12、22、HeNB13、又はUE14の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現しても良い。eNB12、22、HeNB13、及びUE14の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
11…RAN、12、22…eNB、
121…送受信部、1211…アンテナ部、1212…無線受信部、1213…復調部、1214…変調部、1215…無線送信部、
122、222…通信制御部、1221…準備処理部、1222…帯域管理部、
2223…通信測定部、
123…データ処理部
13(13−1〜13−3)…HeNB、
131…送受信部、1311…アンテナ部、1312…無線受信部、1313…復調部、1314…変調部、1315…無線送信部、
132…通信制御部、1321…準備処理部、1322…同期処理部、
1323…帯域管理部、
133…データ処理部、
14…UE、
141…送受信部、1411…アンテナ部、1412…無線受信部、1413…復調部、1414…変調部、1415…無線送信部、
142…通信制御部、1421…通信測定部、1422…同期処理部、
1423…帯域管理部、
143…データ処理部、
15…MME
Claims (11)
- マクロセル基地局装置と、前記マクロセル基地局装置のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置と、移動局装置とを備える通信システムであって、
前記移動局装置は、
前記マクロセル基地局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する送受信部と、
前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて前記小型基地局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記マクロセル基地局装置に送信する通信制御部と、
を備えることを特徴とする通信システム。 - 前記移動局装置は、
前記マクロセル基地局装置との通信量を測定する通信測定部とを備え、
前記通信制御部は、前記通信測定部が測定した通信量に基づいて前記第2の周波数帯域を用いて通信するか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 前記通信制御部は、
前記第2の周波数帯域を用いて通信可能な小型基地局装置を探索することを特徴とする請求項1又は2に記載の通信システム。 - 前記通信制御部は、前記探索した小型基地局装置のセルに在圏していることを表す在圏情報を前記要求情報として送信することを特徴とする請求項3に記載の通信システム。
- 前記通信制御部は、前記マクロセル基地局装置との通信に係る測定情報に前記要求情報を付加して前記マクロセル基地局装置に送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 前記通信制御部は、通信可能な小型基地局装置を複数個検知した場合、通信品質が最も高い小型基地局装置を選択することを特徴とする請求項3に記載の通信システム。
- マクロセル基地局装置と、前記マクロセル基地局装置のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置と、移動局装置とを備える通信システムであって、
前記マクロセル基地局装置は、
前記移動局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する送受信部と、
前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて前記小型基地局装置と前記移動局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記移動局装置に送信する通信制御部と、
を備えることを特徴とする通信システム。 - マクロセル基地局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する送受信部と、
前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて、前記マクロセル基地局装置のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記マクロセル基地局装置に送信する通信制御部と、
を備えることを特徴とする移動局装置。 - 移動局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する送受信部と、
前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて自己のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置と前記移動局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記移動局装置に送信する通信制御部と、
を備えることを特徴とするマクロセル基地局装置。 - 移動局装置における通信方法であって、
前記移動局装置は、マクロセル基地局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する過程と、
前記移動局装置は、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて、前記マクロセル基地局装置のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記マクロセル基地局装置に送信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。 - マクロ基地局装置における通信方法であって、
前記マクロ基地局装置は、移動局装置と第1の周波数帯域を用いて通信する過程と、
前記マクロ基地局装置は、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて自己のセルの一部の領域をセルとする小型基地局装置と前記移動局装置との通信を要求することを表す要求情報を生成し、前記要求情報を前記マクロセル基地局装置に送信する過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
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2012
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