JP2015070330A - スモール基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のシステムに影響を与えることなく、スモールセルの検出測定用信号を導入すること。
【解決手段】マクロ基地局（２０）にカバーされるマクロセル（Ｍ）内に、スモール基地局（１０）がカバーするスモールセル（Ｓ）が配置され、スモールセル内にユーザ端末（３０）が存在しており、スモール基地局が、同期信号を用いたスモールセルの既存の検出処理とは異なる新たな検出処理用に検出測定信号を生成し、同期信号を避けるように検出測定信号をマッピングしてユーザ端末に送信し、ユーザ端末が、検出測定信号をスモール基地局から受信してスモールセルを検出する構成にした。
【選択図】図６

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるスモール基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムでは、様々な無線通信方式が用いられている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とも呼ばれるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）では、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が用いられる（例えば、非特許文献１）。

また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されてきた（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））。ＬＴＥ−Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセルが形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）が検討されている。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

ＨｅｔＮｅｔ（Rel-12）においては、スモールセル検出用の新たなメカニズム（small cell discovery）の導入が検討されている。small cell discoveryにおいては、既存の同期信号や測定信号とは異なる新たな検出測定用信号が使用される。スモールセルでは、既存のシステムとの互換性を確保するために、既存のユーザ端末向けの各種信号も送信される。このため、スモールセルに新たに導入される検出測定信号が既存のシステムに悪影響を及ぼすおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、既存のシステムに影響を与えることなく、スモールセルの検出測定用信号を導入することができるスモール基地局、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明のスモール基地局は、マクロ基地局にカバーされるマクロセル内にスモールセルが配置され、当該スモールセルをカバーするスモール基地局であって、同期信号を用いた前記スモールセルの第１の検出処理とは異なる第２の検出処理用に検出測定信号を生成する信号生成部と、同期信号を避けるように、検出測定信号をマッピングするマッピング部と、検出測定信号を前記スモールセル内のユーザ端末に送信する送信部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザ端末に第１の検出処理でスモールセルを検出させることができると共に、第２の検出処理でスモールセルを検出させることができる。このとき、同期信号を避けるように検出測定信号がマッピングされているため、同期信号を用いた第１の検出処理と検出測定信号を用いた第２の検出処理とが干渉することがない。よって、第１の検出処理を採用したシステムに悪影響を与えることなく、第２の検出処理を導入することができる。

ＨｅｔＮｅｔの概念図である。 small cell discoveryの説明図である。 ＤＳのマッピング方法の説明図である。 ＴＤＤのＵＬ／ＤＬ構成を示す図である。 ＲＲＣ接続モード及びアイドルモードのユーザ端末の通信処理の説明図である。 無線通信システムの概略構成図である。 スモール基地局の全体構成図である。 スモール基地局のベースバンド信号処理部の主な機能構成図である。 ユーザ端末の全体構成図である。 ユーザ端末のベースバンド信号処理部の主な機能構成図である。

図１は、ＨｅｔＮｅｔの概念図である。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルＭとスモールセルＳとの少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルＭを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局という）ＭｅＮＢと、スモールセルＳを形成する無線基地局（以下、スモール基地局という）ＳｅＮＢと、マクロ基地局ＭｅＮＢとスモール基地局ＳｅＮＢと通信するユーザ端末ＵＥとを含んで構成される。なお、スモールセルＳは、ファントムセル、ピコセル、ナノセル、フェムトセル、マイクロセルを含む概念である。

ＨｅｔＮｅｔ構成では、トラヒックのさらなる増大をサポートするために、高密度のスモールセル展開が行われるＳＣＥ（Small Cell Enhancement）が検討されている。ＳＣＥでは、マクロセルＭに相対的に低い周波数帯のキャリアが用いられ、スモールセルＳに相対的に高い周波数帯のキャリアが用いられる。このため、マクロセルＭでは、低い周波数帯で高い送信電力密度をサポートすることで広いカバレッジやモビリティが確保される一方で、スモールセルＳでは、高い周波帯でキャパシティを確保することでスループットが増大される。

通常、ユーザ端末ＵＥのセル検出では、同期信号であるＰＳＳ、ＳＳＳ（Primary Synchronization Signal, Secondary Synchronization Signal）で同期補足した後、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal）によりスモールセルＳの受信品質を測定している（第１の検出処理）。上記したＳＣＥシナリオにおいては、スモールセル検出用に新たなメカニズム（第２の検出処理、small cell discovery）の導入が検討されている。small cell discoveryにおいては、既存（Rel-11以前）のＰＳＳ、ＳＳＳ、ＣＲＳではなく、ＤＳ（Discovery Signal）と呼ばれる検出測定信号を使用してスモールセルが検出及び測定される。

図２に示すように、small cell discoveryでは、複数のスモールセル間でＤＳが同期送信される。このとき、スモールセル間でＤＳが直交されており、オーバヘッドが大きくならないように長周期でＤＳが送信される。また、マクロセルＭ又はスモールセルＳに接続中のユーザ端末ＵＥには、ＤＳの検出処理用のアシスト情報が通知される。アシスト情報には、スモールセルＳとマクロセルＭとの同期状態、スモールセルのＩＤリスト、ＤＳの送信周波数、送信タイミング、周期、送信電力、アンテナポート数、信号構成等が含まれている。このように、ＤＳの送信タイミングやパラメータは基地局側で適宜設定される。

ユーザ端末ＵＥは、基地局側から通知されたアシスト情報に基づいて、ＤＳの到来タイミングで無線信号を観測して効率的にＤＳを検出及び測定している。したがって、ＤＳが長周期で送信されても、ユーザ端末が観測し続ける必要がなく消費電力を抑えられている。また、ＤＳは複数のスモールセル間で直交されているため、干渉が抑えられて測定精度が向上されている。

Rel-12以降のスモールセルは基本的に既存のシステムとの互換性が求められており、スモールセルでは既存（Rel-11以前）のユーザ端末ＵＥ用にセル検出用のＰＳＳ、ＳＳＳ、ＣＲＳが従来通り送信される。また、ＣＳＩ−ＲＳ等の既存の信号も従来通り送信されると考えられている。しかしながら、small cell discoveryの導入にあたって、ＤＳと既存の信号との関係が十分に検討されていない。

そこで、本発明者らは、small cell discoveryによる既存のシステムへの影響を抑えるために、本発明に至った。すなわち、本発明の骨子は、ＤＳのリソースマッピング構成やサブフレームに関する設定パターンを規定して、ユーザ端末ＵＥが既存の信号やＤＳを正しく認識することである。

ここで、ＤＳのマッピング方法について説明する。図３は、ＤＳのマッピング方法の説明図である。なお、図３に示すマッピング方法は一例であり、この方法に限定されるものではない。図３Ａは、ＣＳＩ−ＲＳのマッピング構成を示し、図３Ｂは、ＰＲＳ（Positioning Reference Signal）のマッピング構成を示している。

図３Ａに示すように、ＤＳの第１の信号構成ではＣＳＩ−ＲＳのマッピング構成が適用される。ＬＴＥで規定される１リソースブロックは、周波数方向に連続する１２サブキャリアと、時間軸方向に連続する１４シンボルとで構成されている。このリソースブロック内にＣＳＩ−ＲＳ用に４０リソースエレメントが確保されている。ＣＳＩ−ＲＳ用のリソースは、ＣＲＳやＤＭ−ＲＳ（Demodulation − Reference Signal）等の他の参照信号に重ならないように設定されている。ＰＡＰＲを抑制する観点から、ＣＳＩ-ＲＳ用のリソースは、時間軸方向に隣接する２つのリソースエレメントがセットで割り当てられる。

また、ＣＳＩ−ＲＳは、複数のセル間で異なるリソースエレメントにマッピングされており、複数のセル間での干渉が抑えられている。例えば、ＣＳＩ−ＲＳポート数が２の場合、４０リソースエレメントの中の２つのリソースエレメントにＣＳＩ-ＲＳがマッピングされるため、最大２０通りの直交パターンを設定可能である。

ＤＳの第１の信号構成では、このＣＳＩ−ＲＳのマッピング構成に従ってＤＳのマッピング構成が規定される。すなわち、ＤＳについても、１リソースブロック内にＤＳ用に４０リソースエレメントが確保され、時間軸方向に隣接する２つのリソースエレメントにＤＳがマッピングされる。また、ＤＳは、上記した直交パターンに応じて複数のスモールセル間で異なるリソースにマッピングされる。この第１の信号構成では、ＤＳの密度が少ない分だけ測定精度が落ちるが、直交数を多くとってセル間干渉を減らすことができる。

さらに、ＤＳの第１の信号構成では、同期信号であるＰＳＳ、ＳＳＳが存在するリソースにＤＳをマッピングしないように規定されている。この場合、ＰＢＣＨが存在するリソースにもＤＳをマッピングしないように規定されてもよい。さらに、ＤＳの一部がＣＲＳ（あるいは一部のアンテナポート）に衝突する構成では、ＣＲＳが存在するリソースにもＤＳをマッピングしないように規定されてもよい。このように、ＣＳＩ−ＲＳのマッピング構成を用いたＤＳの信号構成では、少なくとも同期信号が存在するリソースを避けるようにＤＳがマッピングされる。これにより、既存のＰＳＳ、ＳＳＳ等との同時送信が可能となる。

図３Ｂに示すように、ＤＳの第２の信号構成ではＰＲＳのマッピング構成が適用される。ＰＲＳは、ＬＴＥで規定される１リソースブロックにおいて、周波数方向及び時間軸方向に分散するようにマッピングされている。ＰＲＳ用のリソースは、ＰＤＣＣＨ用の先頭３シンボル、ＣＲＳ用の各シンボルと重ならないように設定されている。ＰＲＳ用のリソースは、ＰＤＣＣＨ及びＣＲＳを避けた各シンボルにおいて、６サブキャリア離れた２リソースエレメントに設定されている。

また、ＰＲＳは、セル毎に周波数方向にシフトされており、複数のセル間での干渉が抑えられている。この場合、６サブキャリア間隔でＰＲＳがマッピングされるため、最大６つの直交パターンを設定可能である。

ＤＳの第２の信号構成では、このＰＲＳのマッピング構成に従ってＤＳのマッピング構成が規定される。すなわち、ＤＳについても、ＰＤＣＣＨ及びＣＲＳを避けた各シンボルにおいて、６サブキャリア離れた２リソースエレメントにマッピングされる。また、ＤＳは、上記した直交パターンに応じて複数のスモールセル間で異なるリソースにマッピングされる。この第２の信号構成では、直交パターンを多くとれない分だけセル間干渉が増えるが、密度が高い分だけ良好な測定精度を得ることができる。

さらに、ＤＳの第２の信号構成においても、同期信号であるＰＳＳ、ＳＳＳが存在するリソースにＤＳをマッピングしないように規定されている。この場合、ＰＢＣＨが存在するリソースにもＤＳをマッピングしないように規定されてもよい。さらに、ＤＳの一部がＣＲＳ（あるいは一部のアンテナポート）に衝突する構成では、ＣＲＳが存在するリソースにもＤＳをマッピングしないように規定されてもよい。このように、ＰＲＳのマッピング構成を用いたＤＳの信号構成では、少なくとも同期信号が存在するリソースを避けるようにＤＳがマッピングされる。これにより、既存のＰＳＳ、ＳＳＳ等の信号に対する干渉を抑えることができる。

また、ＤＳの第１、第２の信号構成において、ＤＳ用のリソースにＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）やＣＳＩ−ＲＳをマッピングしないように規定してもよい。すなわち、ＤＳ用のリソースエレメントは、ＰＤＳＣＨの送信やＣＳＩ−ＲＳの送信に使用されないようにする。ＤＳはＣＳＩ−ＲＳよりも長周期で送信されるため、ＣＳＩ−ＲＳよりもＤＳを優先させても大きな影響はない。また、ＤＳ用のリソースでＰＤＳＣＨが送信されないことを規定すれば、ユーザ端末にＰＤＳＣＨのレートマッチングを適切に実施させることができる。

また、スモールセルをＴＤＤ（Time Division Duplex）で運用する場合も考えられる。このようなスモールセルでは、上りリンクのＵＬサブフレームでＤＳを送信する構成としてもよい。図４は、ＴＤＤのＵＬ／ＤＬ構成（UL/DL Configuration）を示す図である。ここでは、ＵＬ／ＤＬ構成１（UL/DL Configuration 1）を例示して説明するが、他のＵＬ／ＤＬ構成（UL/DL Configuration 0,2-6）のＵＬサブフレームでＤＳを送信してもよい。図４に示すように、ＵＬ／ＤＬ構成１では、サブフレーム＃０、＃４、＃５、＃９がＤＬサブフレーム、サブフレーム＃２、＃３、＃７、＃８がＵＬサブフレーム、サブフレーム＃１、＃６がスペシャルサブフレームに設定されている。

ＵＬサブフレームでは、ＵＬグラントがなければユーザ端末からはＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）が送信されない。また、スモール基地局側ではＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ（Acknowledgement / Negative Acknowledgement）を割り当てないようにすることもできる。このように、基地局側でＵＬサブフレーム（例えば、サブフレーム＃２）にＤＳ用のリソースを確保することができ、ＵＬサブフレームを用いてＤＳを送信することができる。これにより、ＤＬサブフレームで送信されるＰＢＣＨ等との衝突を避けつつ、ＤＳ送信用のサブフレームを確保することができる。

また、ＵＬサブフレームでＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）だけを送信する場合も考えられる。この場合、ＰＵＣＣＨは帯域の両端で送信されるため、ＰＵＣＣＨ用のリソースを避けて、帯域の中心にＤＳをマッピングしてもよい。同様に、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）を送信したい場合には、ＳＲＳ用のリソースを避けてＤＳをマッピングしてもよい。このように、スモール基地局は、下り信号の送信処理及び上り信号の受信処理を同時に行える場合、ＵＬサブフレームにおいてＰＵＣＣＨ（制御信号）用及び／又はＳＲＳ（参照信号）用のリソースに検出測定信号をマッピングしない。

ＵＬサブフレームでＤＳが送信される場合、ユーザ端末（ＲＲＣ接続モード）には、ＤＳを受信するためのアシスト情報がマクロ基地局又はスモール基地局から上位レイヤで通知される。図４においては、ＵＬサブフレームのサブフレーム＃２でＤＳが送信されることが、マクロ基地局又はスモール基地局からユーザ端末に通知される。これにより、ユーザ端末は、ＵＬサブフレームで受信したＤＳを設定間違い（mis-configuration）として処理することなく、当該サブフレームでＤＳが送信されていると認識しＤＳの測定処理を実施する。

この場合、ユーザ端末は、ＤＳが送信されるＵＬサブフレームにおいて、ＤＳ以外のＣＳＩ−ＲＳ、ＣＲＳ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ等のＤＬ信号の少なくともいずれかが送信されていると仮定して検出してもよい。一方、ユーザ端末は、上記上位レイヤシグナリングが通知された場合、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、ＳＲＳ等のＵＬ信号を送信しない。

このように、ＵＬサブフレームでＤＳを送信することで、既存のスモールセルの検出処理に影響を与えることなく、新たな検出処理としてsmall cell discoveryを導入することができる。すなわち、ＤＬサブフレームでは既存のスモールセルの検出処理を実施し、一部のＵＬサブフレームでsmall cell discoveryを実施することもできる。

ところで、これまでのＤＳを送信するスモールセルでは、ＤＳの送信タイミング等を認識可能なＲＲＣ接続モードのユーザ端末のみがサポートされていた。すなわち、マクロアシストによってＲＲＣ接続モードになったユーザ端末がスモールセルのＤＳを受信して、キャリアアグリゲーションのＳＣｅｌｌとしてスモールセルを使用していた。将来的には、このようなスモールセルにおいて、ＲＲＣ接続モードになる前のアイドルモードのユーザ端末もサポートし、スタンドアロンでスモールセルを検出させることが考えられる。

しかしながら、ＤＳは長周期で送信されるため、ユーザ端末の消費電力の観点からＤＳ自体をアイドルモードのセル選択／セル再選択に使用することは難しい。このため、アイドルモードのユーザ端末は従来通りにセル選択／セル再選択を行う必要があり、スモールセルはセル選択／セル再選択に影響を与えないようにＤＳを送信する必要がある。そこで、本実施の形態では、既存のＤＬ ＲＳ（Downlink Reference Signal）やシステム情報（System Information）とは異なるサブフレームやリソースでＤＳを送信することが望ましい。

以下、スモールセル内でのスタンドアロンオペレーションについて説明する。図５は、ＲＲＣ接続モード及びアイドルモードのユーザ端末の通信処理の説明図である。図５に示すように、スモールセルＳ内にはアイドルモードのユーザ端末３０とＲＲＣ接続モードのユーザ端末３０とが存在している。また、スモール基地局１０からスモールセルＳ全体に向けてＤＳ、ＣＲＳ、ＰＢＣＨが送信されている。この場合、ＲＲＣ接続モードのユーザ端末３０は、ＤＳやＣＲＳを認識できるが、アイドルモードのユーザ端末３０は、ＤＳやＣＲＳを認識することができない。

アイドルモードのユーザ端末３０がＤＳやＣＲＳを認識するためには、ＰＢＣＨを受信してＲＲＣ接続を確立させる必要がある。よって、スモール基地局１０は、アイドルモードのユーザ端末３０向けのＰＢＣＨ用のリソースに、ＲＲＣ接続モードのユーザ端末３０向けのＤＳをマッピングしないようにしている。これにより、アイドルモードのユーザ端末３０は、ＤＳの送信によってＰＢＣＨの受信が妨げられることがない。そして、ユーザ端末３０は、ＰＢＣＨからシステム情報（MIB: Master Information Block、SIB: System Information Block）を取得してＲＲＣ接続を確立し、ＲＲＣ接続モードになった後にスモール基地局１０からＤＳやＣＲＳを受信する。

このように、スモール基地局１０がＰＢＣＨを避けてＤＳを送信することで、アイドルモードのユーザ端末３０にマクロセルＭのＰＢＣＨを読ませることなく、スタンドアロンでスモールセルＳを検出させることが可能になっている。なお、ＰＢＣＨが送信されるサブフレームではＤＳが送信されないとユーザ端末３０が認識する構成にしてもよい。これにより、スモール基地局１０からユーザ端末３０に向けて、ＰＢＣＨと同一のサブフレームでＤＳを送信するのを抑制させることができ、アイドルモードのユーザ端末３０にＰＢＣＨを受信させることができる。

アイドルモードのユーザ端末３０には、アイドルモードからの呼び出しに用いられるページング信号がスモール基地局１０から送信されている。このアイドルモードのユーザ端末３０向けのページング信号についても、ページング信号が送信されるサブフレームでは、ＤＳが送信されないとユーザ端末３０が認識する構成にしてもよい。これにより、スモール基地局１０からユーザ端末３０に向けて、ページング信号と同一のサブフレームでＤＳを送信するのを抑制させることができ、アイドルモードのユーザ端末３０にページング信号を受信させることができる。

また、上記したように、スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合にＵＬサブフレームでＤＳを送信することで、アイドルモードのユーザ端末３０にスタンドアロンでスモールセルＳを検出させることもできる。なお、ここではＤＳがＲＲＣ接続モードのユーザ端末３０で用いられる構成について説明したが、この構成に限定されない。ＤＳは、small cell discoveryで用いられる構成であればよく、アイドルモードのユーザ端末３０に使用されてもよい。すなわち、ＤＳはアイドルモードのユーザ端末３０のセル選択／セル再選択に使用されてもよい。

以下、本実施の形態に係る無線通信システムについて、詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図６に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を適用することができる。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）と呼ばれても良い。

図６に示す無線通信システム１は、マクロセルＭを形成するマクロ基地局２０と、マクロセルＭ内に配置され、マクロセルＭよりも狭いスモールセルＳを形成するスモール基地局１０を備えている。また、マクロセルＭ及び各スモールセルＳには、ユーザ端末３０が配置されている。ユーザ端末３０は、マクロ基地局２０及びスモール基地局１０の双方に接続することができる。マクロセルＭ内及びスモールセルＳ内には、基地局と通信中のユーザ端末３０だけでなく、ＲＲＣ接続モード、アイドルモードのユーザ端末３０も含まれている。

マクロセルＭは相対的に低い周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ）で帯域幅が狭いキャリア（Legacy carrier等と呼ばれる）が使用されている。一方、スモールセルＳは相対的に高い周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ等）で帯域幅が広いキャリアが用いられている。また、マクロセルＭとスモールセルＳは、同周波のキャリアが用いられてもよい。マクロ基地局２０とスモール基地局１０は、有線接続（Optical fiber、Ｘ２インターフェース等）又は無線接続されてもよいし、マクロ基地局２０とスモール基地局１０とが接続されていなくてもよい。

マクロ基地局２０及びスモール基地局１０は、それぞれ上位局装置４０に接続され、上位局装置４０を介してコアネットワーク５０に接続される。なお、上位局装置４０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、各スモール基地局１０は、マクロ基地局２０を介して上位局装置４０に接続されてもよい。

なお、マクロ基地局２０は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。また、スモール基地局１０は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、マイクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。各ユーザ端末３０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

ここで、図６に示す無線通信システムで用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末３０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位レイヤ情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫが伝送される。また、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送されてもよい。このＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重される。

上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末３０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ等が伝送される。

図７は、本実施の形態に係るスモール基地局１０の全体構成図である。スモール基地局１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。

下りリンクによりスモール基地局１０からユーザ端末３０に送信されるデータ信号は、上位局装置４０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、データ信号に対して、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理等が行われて送受信部１０３に転送される。また、制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上りリンクによりユーザ端末３０からスモール基地局１０に送信されるデータについては、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力されたベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置４０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、基地局の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図８は、本実施の形態に係るスモール基地局１０のベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図８に示すように、ベースバンド信号処理部１０４は、同期信号生成部１１１、報知信号生成部１１２、参照信号生成部１１３、検出測定信号生成部（信号生成部）１１４、データ信号生成部１１６、符号化変調部１１７、マッピング部１１９、ＩＦＦＴ部１２１、ＣＰ付加部１２２を備えている。また、ベースバンド信号処理部１０４はスケジューラ１１８によって制御されている。ここでは、ベースバンド信号処理部１０４の一部の構成のみを示しているが、必要な構成を不足なく備えているものとする。

同期信号生成部１１１は、同期信号であるＰＳＳ、ＳＳＳを生成する。ＰＳＳは、シンボルタイミングの同期とスモールセルＳのローカル識別子の検出に用いられる。ＳＳＳは、無線フレームの同期とスモールセルＳのグループ識別子の検出に用いられる。これらＰＳＳとＳＳＳは、既存のスモールセル検出時のセルサーチの初期段階で使用される。ＰＳＳ及びＳＳＳによってスモールセルの物理セルＩＤ（PCI: Physical Cell Identifier）の取得が可能となる。

報知信号生成部１１２は、報知信号であるＰＢＣＨを生成する。ＰＢＣＨには、セルサーチ後に最初に読み読むべきＭＩＢ、ＳＩＢが含まれている。ＭＩＢには、システム帯域幅、システムフレーム番号等の基本情報が含まれている。ＳＩＢには、各種システム情報が含まれている。システム情報には、スモールセルＳがＴＤＤで運用される際のサブフレーム構成（ＵＬ／ＤＬ構成）が含まれている。ＰＢＣＨはアイドルモードのユーザ端末３０向けに送信され、ＰＢＣＨによりユーザ端末３０をＲＲＣ接続モードに遷移させることが可能となる。

参照信号生成部１１３は、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ等の各種参照信号を生成する。ＣＲＳは、送信データの復調に加えて、チャネル品質測定、セルサーチのモビリティ測定等に用いられる。ＣＳＩ−ＲＳは、チャネル品質測定にのみ用いられる。

検出測定信号生成部１１４は、検出測定信号であるＤＳを生成する。ＤＳは、ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＣＲＳを用いた既存の検出処理とは異なり、新たな検出処理として導入されたsmall cell discoveryで用いられる。ＤＳは、長周期で送信されるため、ＰＳＳ、ＳＳＳとは異なりセルサーチに使用されない。よって、ＤＳはＲＲＣ接続モードのユーザ端末３０向けに送信され、ＤＳによりユーザ端末３０にスモールセルＳの検出及び測定させることが可能となる。なお、アイドルモードのユーザ端末３０がＤＳを受信してスモールセルＳを検出及び測定できる構成にしてもよい。

データ信号生成部１１６は、ユーザ端末３０に対するデータ信号であるＰＤＳＣＨを生成する。ＰＤＳＣＨには、ＤＳを受信するためのアシスト情報等の上位レイヤ情報が含まれる。アシスト情報には、マクロセルＭとスモールセルＳの同期状態、スモールセルＳのＩＤリスト、ＤＳの送信周波数、送信タイミング、周期、送信電力、アンテナポート数、信号構成等が含まれる。また、スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合（図４参照）には、アシスト情報には、ＤＳがＵＬサブフレームで送信されること、ＤＳが送信されるサブフレーム番号等が含まれる。

符号化変調部１１７は、データ信号生成部１１６から入力されたＰＤＳＣＨを符号化及び変調する。符号化率及び変調方式は、ユーザ端末３０からのフィードバック情報に基づいてスケジューラ１１８によって決定される。

スケジューラ１１８は、ＣＳＩ−ＲＳ、ＣＲＳ等の参照信号、ＤＳ、ＰＤＳＣＨをスケジューリングする。スケジューラ１１８は、上位局装置４０からの指示情報や各ユーザ端末３０からのフィードバック情報（例えば、ＣＱＩ、ＲＩなどを含むＣＳＩ）に基づいて、無線リソースの割り当てを行う。このとき、スケジューラ１１８は、ＰＳＳ、ＳＳＳ等の同期信号が存在するリソースにＤＳを割り当てないようにする。また、スケジューラ１１８は、ＰＢＣＨ及び／又はＣＲＳが存在するリソースにＤＳを割り当てないようにしてもよいし、ＤＳ用のリソースにＰＤＳＣＨ及び／又はＣＳＩ−ＲＳを割り当てないようにしてもよい。

スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合には、スケジューラ１１８は、ＵＬサブフレームにＤＳを割り当てるようにしてもよい。この場合、スケジューラ１１８は、ＵＬグラントによりＰＵＳＣＨが送信されないように制御すると共に、ＵＬサブフレームにＡＣＫ／ＮＡＣＫ、ＣＱＩを割り当てないよう制御する。また、スケジューラ１１８は、ＰＵＣＣＨ用のリソース、ＳＲＳ用のリソースにＤＳを割り当てないように制御する。なお、ＤＳを含むＵＬサブフレームだけでなく、ＣＲＳを含むＤＬサブフレームでユーザ端末３０に検出及び測定させることも可能である。

マッピング部１１９は、スケジューラ１１８に制御されて、ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨ、ＣＳＩ−ＲＳ、ＣＲＳ、ＤＳ、ＰＤＳＣＨ等の各種信号をマッピングする。ＤＳのマッピングには、上記した第１、第２の信号構成（図３参照）で示すように、ＣＳＩ−ＲＳ及びＰＲＳのマッピング構成が適用される。このとき、マッピング部１１９は、ＰＳＳ、ＳＳＳを避けてＤＳをマッピングする。これにより、ＰＳＳ、ＳＳＳとＤＳとが干渉しないため、small cell discoverが既存のセル検出処理に影響を与えることがない。

また、マッピング部１１９は、ＰＢＣＨ及び／又はＣＲＳが存在するリソースを避けてＤＳをマッピングしてもよいし、ＤＳ用のリソースを避けてＰＤＳＣＨ及び／又はＣＳＩ−ＲＳをマッピングしてもよい。また、スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合には、ＵＬサブフレームにＤＳをマッピングする。これにより、ＤＳと他のＤＬ信号とが干渉しないため、small cell discoverが既存のセル検出処理に影響を与えることがない。また、マッピング部１１９は、送受信部１０３で下り信号の送信処理及び上り信号の受信処理を同時に行える場合、ＵＬサブフレームにおいてＰＤＣＣＨ及び／又はＳＲＳ用のリソースにＤＳをマッピングしない構成にしてもよい。

マッピング部１１９から出力された無線信号は、ＩＦＦＴ部１２１でＩＦＦＴ処理が施されて、ＣＰ付加部１２２でＣｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘが付加されて送信アンテナからユーザ端末３０に向けて送信される。

図９は、本実施の形態に係るユーザ端末３０の全体構成図である。ユーザ端末３０は、送受信アンテナ３０１と、アンプ部３０２と、送受信部（受信部）３０３と、ベースバンド信号処理部３０４と、アプリケーション部３０５とを備えている。

下りリンクのデータ信号については、送受信アンテナ３０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部３０２で増幅され、送受信部３０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部３０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータ信号は、アプリケーション部３０５に転送される。アプリケーション部３０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。

一方、上りリンクのデータ信号については、アプリケーション部３０５から、ベースバンド信号処理部３０４に入力される。ベースバンド信号処理部３０４では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ （Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ））の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて送受信部３０３に転送される。送受信部３０３は、ベースバンド信号処理部３０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部３０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ３０１により送信する。

図１０は、本実施の形態に係るユーザ端末３０のベースバンド信号処理部３０４の主な機能構成図である。図１０に示すように、ベースバンド信号処理部３０４は、ＣＰ除去部３１１、ＦＦＴ部３１２、チャネル分離部３１３、同期信号取得部３１４、報知信号取得部３１５、データ信号取得部３１６、参照信号取得部３１７、検出測定信号取得部（検出部）３１８、測定部３１９を備えている。ここでは、ベースバンド信号処理部３０４の一部の構成のみを示しているが、必要な構成を不足なく備えているものとする。受信アンテナで受信された無線信号は、ＣＰ除去部３１１でＣｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘが除去され、ＦＦＴ部３１２でＦＦＴ処理が施される。

チャネル分離部３１３は、ＦＦＴ部３１２から入力された無線信号を信号毎に分離する。ＰＳＳ、ＳＳＳ等の同期信号は同期信号取得部３１４へ出力され、ＰＢＣＨ等の報知信号は報知信号取得部３１５へ出力され、ＰＤＳＣＨ等のデータ信号はデータ信号取得部３１６へ出力され、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ等の参照信号は参照信号取得部３１７へ出力され、ＤＳ等の検出測定信号は検出測定信号取得部３１８へ出力される。

同期信号取得部３１４は、ＰＳＳ、ＳＳＳを取得して、スモールセルとの同期をとると共に、スモールセルの物理セルＩＤを認識する。この場合、ＤＳがＰＳＳ、ＳＳＳが存在するリソースを避けるようにマッピングされているため、ＤＳによってＰＳＳ、ＳＳＳの取得が妨げられることがない。したがって、ユーザ端末３０は、ＰＳＳ、ＳＳＳを用いた既存のセル検出処理を実施することができる。

報知信号取得部３１５は、ＰＢＣＨを取得して、ＰＢＣＨに含まれるＭＩＢ、ＳＩＢを取得する。ＰＢＣＨが存在するリソースを避けるようにＤＳがマッピングされている場合には、ＤＳによってＰＢＣＨの取得が妨げられることがない。アイドルモードのユーザ端末３０はＰＢＣＨを取得することで、ＲＲＣ接続モードに遷移することができる。よって、アイドルモードのユーザ端末３０がスタンドアロンでスモールセルＳを検出することができる。また、ＳＩＢからＴＤＤのサブフレーム構成を認識することができる。

データ信号取得部３１６は、ＰＤＳＣＨ及び上位レイヤ情報を取得し復調及び復号する。ＰＤＳＣＨがＤＳ用のリソースを避けてマッピングされる場合には、ユーザ端末３０はＤＳ用のリソースを避けてＰＤＳＣＨを復調することで、復調処理のスループットおよび復調精度が向上される。上位レイヤ情報には、ＤＳを受信するためのアシスト情報が含まれている。また、スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合には、上位レイヤ情報には、ＤＳがＵＬサブフレームで送信されること、ＤＳが送信されるサブフレーム番号等が含まれる。

参照信号取得部３１７は、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ等の各種参照信号を取得する。ＣＲＳは、送信データの復調の他、既存のセル検出処理に用いられる。ＣＳＩ−ＲＳは、チャネル品質測定に用いられる。

検出測定信号取得部３１８は、データ信号取得部３１６から入力されたアシスト情報に基づいてＤＳを取得する。この場合、検出測定信号取得部３１８は、ＰＢＣＨ及びページング信号のあるサブフレームではＤＳが送信されないと認識してもよい。また、スモールセルＳがＴＤＤで運用される場合には、検出測定信号取得部３１８は、上位レイヤ情報に基づいてＵＬサブフレームでＤＳを取得する。この場合、検出測定信号取得部３１８は、上りリンクでのＤＳの取得を設定間違いと認識することがない。当該ＵＬサブフレームにおいて、ＤＳ以外のＣＳＩ−ＲＳ、ＣＲＳ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ等のＤＬ信号の少なくともいずれかが送信されていると仮定して検出する。また、ＤＬサブフレームで送信される既存のＤＬ信号がＵＬサブフレームで送信されるＤＳの影響を受けることがない。

測定部３１９は、参照信号取得部３１７、検出測定信号取得部３１８から入力されたＣＲＳ、ＤＳを測定する。測定部３１９は、既存の検出処理ではＣＲＳを測定し、small cell discoveryではＤＳを測定する。すなわち、既存のユーザ端末３０はＣＲＳで測定し、small cell discoveryに対応したユーザ端末３０はＣＲＳ、ＤＳのいずれで測定してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、ユーザ端末３０に同期信号を用いて既存の検出処理でスモールセルを検出させることができると共に、ＤＳを用いた新たな検出処理でスモールセルを検出させることができる。このとき、同期信号を避けるようにＤＳがマッピングされているため、同期信号を用いた既存の検出処理と検出測定信号を用いた新たな検出処理とが干渉することがない。よって、既存の検出処理を採用したシステムに悪影響を与えることなく、新たな検出処理を導入することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるキャリア数、キャリアの帯域幅、シグナリング方法、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。

１ 無線通信システム
１０ スモール基地局
２０ マクロ基地局
３０ ユーザ端末
１０１ 送受信アンテナ
１０３ 送受信部（送信部）
１１４ 検出測定信号生成部（信号生成部）
１１８ スケジューラ
１１９ マッピング部
３０３ 送受信部（受信部）
３１８ 検出測定信号取得部（検出部）
３１９ 測定部

Claims (10)

1. マクロ基地局にカバーされるマクロセル内にスモールセルが配置され、当該スモールセルをカバーするスモール基地局であって、
   同期信号を用いた前記スモールセルの第１の検出処理とは異なる第２の検出処理用に検出測定信号を生成する信号生成部と、
   同期信号を避けるように、検出測定信号をマッピングするマッピング部と、
   検出測定信号を前記スモールセル内のユーザ端末に送信する送信部とを備えたことを特徴とするスモール基地局。
2. 前記マッピング部は、ＰＲＳ（Positioning Reference Signal）又はＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information - Reference Signal）のマッピング構成に従って、検出測定信号をマッピングすることを特徴とする請求項１に記載のスモール基地局。
3. 前記マッピング部は、前記第１の検出処理で前記スモールセルの測定に用いられる測定信号を避けるように、検出測定信号をマッピングすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスモール基地局。
4. 前記マッピング部は、検出測定信号を避けるように、データ信号及び／又はＣＳＩ−ＲＳをマッピングすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスモール基地局。
5. 前記スモールセルには、ＲＲＣ接続モードのユーザ端末とＲＲＣ接続モードになる前のアイドルモードのユーザ端末とが存在しており、
   前記送信部は、ＲＲＣ接続モード向けに検出測定信号を送信しており、
   前記マッピング部は、アイドルモードのユーザ端末向けの報知信号を避けるように、検出測定信号をマッピングすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のスモール基地局。
6. 前記スモールセルは時間分割複信で運用され、
   前記送信部は、検出測定信号を上りサブフレームで受信するためのアシスト情報を通知すると共に、検出測定信号を上りサブフレームで送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のスモール基地局。
7. マクロ基地局にカバーされるマクロセル内にスモール基地局にカバーされるスモールセルが配置され、当該スモールセル内に存在するユーザ端末であって、
   前記スモール基地局において同期信号を用いた前記スモールセルの第１の検出処理とは異なる第２の検出処理用の検出測定信号が同期信号を避けるようにマッピングされ、当該検出測定信号を前記スモール基地局から受信する受信部と、
   検出測定信号を用いて前記スモールセルを検出する検出部とを備えたことを特徴とするユーザ端末。
8. 前記スモールセル内にＲＲＣ接続モードになる前のアイドルモードで存在するユーザ端末であり、
   前記スモール基地局から前記ＲＲＣ接続モードのユーザ端末向けに検出測定信号が送信され、
   前記受信部は、アイドルモードの自端末向けの報知信号及び／又はページング信号が送信されるサブフレームでは、検出測定信号を無送信と認識することを特徴とする請求項７に記載のユーザ端末。
9. 前記スモールセルは時間分割複信で運用されており、
   前記受信部は、検出測定信号を上りサブフレームで受信するためのアシスト情報を受信すると共に、検出測定信号を上りサブフレームで受信することを特徴とする請求項７に記載のユーザ端末。
10. マクロ基地局にカバーされるマクロセル内に、スモール基地局がカバーするスモールセルが配置され、当該スモールセル内にユーザ端末が存在する無線通信方法であって、
    前記スモール基地局が、同期信号を用いた前記スモールセルの第１の検出処理とは異なる第２の検出処理用に検出測定信号を生成するステップと、
    前記スモール基地局が、同期信号を避けるように検出測定信号をマッピングして前記ユーザ端末に送信するステップと、
    前記ユーザ端末が、検出測定信号を前記スモール基地局から受信するステップと、
    前記ユーザ端末が、検出測定信号を用いて前記スモールセルを検出するステップとを有することを特徴とする無線通信方法。

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