JP2016072956A - フェムト基地局を使用した無線通信方法およびそこで使用するフェムト基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルモードフェムトセルの使用の容易化。
【解決手段】カバーエリアA内の１つ以上の無線通信デバイスMS1-MSnのセットと無線で通信する無線通信ネットワーク内で使用され、複数の異なる主キャリア周波数で通信可能なフェムト基地局1であって、カバーエリア内の各無線通信デバイスをモニタするように構成されたモニタ手段2と、接続されたデバイスの通信要求にしたがって複数の主キャリア周波数から選択した１つ以上の主キャリア周波数を活性にするおよび／または不活性にするプロセスを実行するように動作する制御手段3と、を有し、複数の主キャリア周波数に加えて、１つ以上の補助キャリア周波数を使用しての通信も可能であり、補助キャリア周波数の１つを使用して、カバーエリア内であるが活性した主キャリア周波数による取扱いをしていない通信デバイスを、取り扱うように動作するフェムト基地局。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、フェムト基地局を使用した無線通信方法およびそこで使用するフェムト基地局に関する。

移動データ需要の指数関数的な増加に対処するため、移動体（セルラー）ネットワークオペレータは、異なる２つのアプローチを使用しようとしている。１つの態様は、ネットワークの濃度を濃密にすることであり、小さなセルの大規模な展開になる。他は、より多くのスペクトルの使用であり、多重無線アクセス技術(multiple Radio Access Technology: multi-RAT)フォーマット、すなわちキャリア集合またはより広い帯域(band)（バンド）幅となる。マルチRATは、4G LTEおよび、重要なものとして小さなセル用の無線ローカルエリアネットワーク(WLAN、しかし一般にはWiFi（登録商標）として知られている）を有する。近未来において、ショッピングモール、鉄道駅および空港のような公共のスペースで、フェムト基地局／フェムトセル（小さな、低パワー（出力）セルラー基地局）でサポートされたデュアルモード（例えば、LTE(Lomg Term Evolution)およびWiFi）の非常に大規模な展開が期待されている。これらの公共のスペースでのマルチオペレータフェムトセルを共同し展開することは、オペレータにとってコスト面で効果的である。これらのフェムトセルを据え付けて管理し、容量をオペレータにリースするサードパーティ企業の出現の可能性さえある。

マルチオペレータを達成する主たる問題は、デュアルモード(dual mode)フェムトセルは、それがサポートしなければならない動作キャリア数である。特に、LTEスペクトルは、それぞれが２から３のLTEキャリアを有するように高度に分割され、デフォルトマルチオペレータフェムトセルは、約１０から１２のLTEキャリアをサポートしなければならない。これは、フェムトセルのコスト、サイズおよび複雑さを押し上げる。さらに、LTEキャリアは、地球的には調和しておらず、いくつかの状況では動き回るユーザをサポートするのが難しい。例えば、空港、ホテルまたはデパートには多数のフェムトネットワークがあり、そこでは、動き回るユーザが、ユーザ人口の主要な割合をなす。多くの場合、特に外国から訪問しているユーザについて、分割されたLTE帯域は十分にオーバーラップしない。オペレータの観点からは、動き回るユーザのサポートは重大で、大きな収益になる。いくつかの場合、オペレータは、ローカルユーザと動き回るユーザの両方をサポートする異なるフェムトセルを展開しなくてはならず、それはコストおよび複雑さの点では非常に非効率である。

デュアルモードフェムトセルの使用を容易にすることが望まれている。

本発明の第１の態様の実施形態によれば、無線通信ネットワーク内で使用される無線通信方法が提供され、この無線通信方法は、カバーエリア内の１つ以上の無線通信デバイスのセットと無線で通信するように構成され、複数の異なる主キャリア周波数で通信可能なフェムト基地局を提供し、カバーエリア内の各無線通信デバイスをモニタし、そして通信デバイスの通信要求にしたがって、フェムト基地局の、複数のキャリア周波数から選択した１つ以上のキャリア周波数を活性にする(activate)および／または不活性にする(deactivate)プロセスを実行する、ことを有する。

フェムト基地局により取り扱われる公衆エリア内のユーザ人口は、静的なキャリア活性化(activation)システムを通してすべての可能な要求されたキャリア周波数を連続してサポートするよりもむしろ高度にダイナミック（動的）であるため、本発明の実現する方法は、接続されたデバイスの通信要求（例えば、デバイスの動作キャリア、デバイス上で動作するアプリケーション、サービスレベル合意（アグリーメント）および／またはサービス要求の品質）にしたがって、装置のキャリア周波数を活性にするおよび／または不活性にするダイナミックなキャリア周波数選択を採用する。

本発明の第１の態様を実現する方法は、フェムト基地局のカバーエリアが入るカバーエリアを有するマクロ基地局をネットワーク内に提供し、フェムト基地局のカバーエリア内であるがフェムト基地局の活性した主キャリア周波数による取扱いをしていない通信デバイスは、マクロ基地局により取り扱われる。

本発明の実施形態は、セル内で活性にされるキャリアの限られた個数をダイナミックに選択することにより活性なキャリアを異ならせて複数のユーザ装置(UEs)をマルチオペレータフェムト基地局がサポートする、公的なアクセスのためのコスト的に効果のある方法を提供できる。これらのキャリア内で動作しないUEsは、ネットワークを下で支える１つ以上のマクロ基地局(macrocells)によりサポートされる。（もっとも実際的な実現形態では）マクロセルは、オペレータが所有するすべてのまたは大部分のキャリアをサポートすると仮定される。特別な実施形態では、フェムト基地局は、セル性能を連続してモニタする機能、および例えばLTEキャリアなどの必要なキャリアを活性化する機能を有する。フェムトセルは、マクロセルとのセル間リンクを有し、そのカバーエリア内であるがフェムトセルによる取扱いをしていないUEsについて情報を取得する。UE人口がダイナミックに変化するのにしたがって、フェムト基地局は、所定のアルゴリズムにしたがってキャリア選択プロセスを変更する。

このようなアルゴリズムの１つは、UEsのセルサイトからの距離および／または信号品質のような要因を考慮し、そのような要因の１つ以上に基づいて、フェムトセルに接続されるUEsが、ネットワークを下で支えるマクロセルに接続されるUEsより良好なサービス品質(QoS)を取得するか決定する。他のアルゴリズムは、フェムトオペレータ（またはサービスプロバイダ）がオペレータのそれぞれと交わしたサービスアグリーメントを考慮し、その場合、キャリア選択は、好ましいオペレータのUEsを取り扱うように適応される。いずれにしろ、サービスアグリーメントが等しければ、公平な使用方針の形式がとられる。もし、オペレータにとってはるかにより利益のある、キャリアの活性化が動き回るユーザのサポートを主たる目的と意図されるならば、アルゴリズムのすべてはそれをサポートする方に適応される。

１つの実施形態では、フェムト基地局は、複数の主キャリア周波数に加えて、１つ以上の補助キャリア周波数を使用して通信するようにも動作する。これは、フェムトセルの活性な主キャリアによりサポートされていないUEsについてマクロセルに接続する必要を無くし、フェムト基地局のカバーエリアが入るがフェムト基地局の活性な主キャリアによりサポートされていないUEは補助キャリア周波数の１つにより取り扱われる。

補助キャリア周波数は、例えば、キャリアグレード(Carrier grade)WiFi周波数、3G UMTS周波数、2G GSM（登録商標）周波数、ホワイトFi周波数、および／またはLTE-U周波数を有する。

キャリアグレードWiFiは、非常に信頼性が高く、よくテストされ、そしてその性能において良好であることが証明されている。キャリアグレードWiFiは、セルラー技術と同様の安全レベルで低レイテンシィであることが証明されており、したがってフェムトセルの技術のデフォルト選択になると期待されている。キャリアグレードWiFiは、オペレータがその容量需要をシームレスに（途切れずに）およびより効果的に２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚのWLAN（すなわちWiFi)キャリア周波数(「キャリア」）にオフロード(off-load)することを可能にする。しかしながら、オペレータは、依然そのLTEキャリアを活性化して増加する容量需要を満たす必要がある。将来、携帯デバイスのユーザは、そのデバイス上で手動でWiFiオプションを選択せずに、仮想的にはWiFiまたはLTEを動作させるアプリケーションにおける違いに気付かないようになることが期待される。

この分野ではキーについて、最近２つの展開がある。
パスポイント(Passpoint)（登録商標）は、WiFiアライアンス(Alliance)により２０１２年に送り出されたシームレスWiFiネットワーク認証プロセスである。それは、手動のWiFiネットワーク選択およびその前の公衆アクセスWiFiに必要なログインプロセスを取り除く。パスポイント(Passpoint)は、携帯オペレータに対するシームレスなトラフィックのオフローディング(off-loading)およびオンローディング(on-loading)のための多くの機会を開く。パスポイント(Passpoint)は、設備（WiFiアクセスポイントおよび携帯デバイス）が市場でより普及してきていることを確認している。

"Next Generation Hotspot"（「次世代ホットスポット」）は、Wireless Broadband Alliance(WBA)（無線広帯域アライアンス）により主導されており、パスポイント(Passpoint)確認として構築されている。これは、携帯オペレータのネットワーク上のパスポイント(Passpoint)の実現とみることができる。それはシム(SIM)付の公衆WiFiおよびセルラーリンクに類似の暗号化を配達する。シムベースの認証で、特定のオペレータの携帯デバイスは、そのオペレータをサポートするローカルまたは国際的な(international)WiFiネットワークにログインできる。これは、国別のまたは国際的なシームレスなWiFi移り（移動）のための方法を開く。

２つのキャリアグレードWiFiアクセスポイント間、またはキャリアグレードWiFiと携帯デバイスの動作キャリア（例えば、LTE)間のシームレスなハンドオーバは、移動性および相互動作性のための主たる障壁を取り除く。さらに、暗号化および安全の同一レベルを有することは、オペレータがそのフェムトセルでキャリアグレードWiFiと動作キャリアを相互に切り替えて使用することを促す。

いずれにしろ、UMTSおよびGSMのような3Gまたは2GのこれまでのRATsが、キャリアグレードWiFiの代わりに使用できる。それは、将来の携帯電話がこれらの技術のすべてまたはその大部分をサポートすると仮定されるためである。すべてのこれまでの世界中の技術で使用される周波数帯域についての重要な一様性があり、したがって地球を動き回るユーザというシナリオにおけるたじろぐような難しい問題の解決策を容易に形成できる。これらの技術とLTEの間の性能差は、キャリアグレードWiFiとLTEの間より一層広い。したがって、選択アルゴリズムはこの性能差および複数オペレータフェムトネットワークシナリオにおける各オペレータについて結ばれたサービルレベルのアグリーメントを考慮して、調整される。

同様に、他の変形例は、難しい問題の解決策として、ライセンスされていないまたは明らかにはライセンスされていない帯域技術を使用する。LTE-U(LTE Unlicenced)（非ライセンスLTE)が、非ライセンス帯域のための新しい技術である。これらは新しく出現した技術であるため、LTEに対する実際の性能はその時点で明らかでない。しかし、LTEとはいくらかの性能差があり、オペレータについての帯域選択アルゴリズムおよびサービスアグリーメントは、これらのよくある差をまかなう必要があると仮定するのが当然である。

本発明の第１の態様を実現する方法は、フェムト基地局の他の適切なキャリア周波数がデバイスにより使用可能でなければ、フェムト基地局の補助キャリア周波数の１つを使用して、フェムト基地局と無線通信デバイスの間の接続を開始することを有する。特に、補助キャリア周波数、例えばキャリアグレードWiFiは、フェムトセルによりカバーされる領域内のすべてのUEsに対して、フェムトセルでの接続を開始するための基礎を提供する。

主キャリア周波数を活性化するプロセスは、(i)デバイスが前記セットに加わったこと、および／または(ii)フェムト基地局の活性キャリア周波数の負荷が第１プリセット負荷レベルを超えたことに応答して、実行される。

本発明の第１の態様を実現する方法は、プロセスを実行する前に、フェムト基地局のカバーエリア内の少なくとも１つの無線通信デバイスの動作キャリアまたはキャリアを確認することを有する。

プロセスは、確認した動作キャリアまたはキャリアに基づいて、通信デバイスにより使用可能なフェムト基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定すること、およびもしそのように決定すると、そのデバイスによる使用のために主キャリア周波数を活性化することを、有する。

主キャリア周波数の選択は、１つまたはいくつかの最適化アルゴリズムによりセットされた基準で行われる。提案のアルゴリズムは、UEの性能を解析して、UEsをサポートするのに必要な少しの主キャリア周波数のみ活性化する。特に、装置の主キャリア周波数を活性化するかを決定することは、(i)フェムト基地局により取り扱われるセルで、隣接するセルのエッジとオーバーラップしないエッジで、デバイスによる使用のために活性化するキャリアを選択することによりセル間の干渉を軽減し、(ii)最高の使用需要を有するかまたは有すると予測されるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、(iii)最高レベルのサービスが適用可能なデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、および／または(iv)主キャリア周波数が望ましいアプリケーションを動作させるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先するように、配置されたキャリア選択アルゴリズムに基づいて実行される。

本発明の第１の態様を実現する方法によれば、主キャリア周波数を不活性化するプロセスは、(i)デバイスがセットから離れたこと、および／または(ii)フェムト基地局の活性主キャリア周波数の負荷が第２プリセット負荷レベルを下回ったことに応答して、実行される。プロセスは、デバイスのいずれによっても使用されないおよび／または使用できない活性主キャリア周波数があるか決定し、そうであれば主キャリア周波数を不活性化することを有する。

本発明の第２の態様の実施形態によれば、カバーエリア内の１つ以上の無線通信デバイスのセットと無線で通信するように構成された無線通信ネットワーク内で使用されるフェムト基地局が提供され、フェムト基地局は複数の異なる主キャリア周波数で通信可能であり、装置は、カバーエリア内の各無線通信デバイスをモニタするように構成されたモニタ手段と、接続されたデバイスの通信要求にしたがって、フェムト基地局の、複数の主キャリア周波数から選択した１つ以上の主キャリア周波数を活性にするおよび／または不活性にするプロセスを実行するように動作する制御手段と、を有し、基地局は、複数の主キャリア周波数に加えて、１つ以上の補助キャリア周波数を使用しての通信も可能であり、補助キャリア周波数の１つを使用して、基地局のカバーエリア内であるが基地局の活性した主キャリア周波数による取扱いをしていない通信デバイスを、取り扱うように動作する。１つ以上の補助キャリア周波数は、キャリアグレードWiFi周波数、3G UMTS周波数、2G GSM周波数、ホワイトFi周波数、および／またはLTE-U周波数を有する。

本発明の第２の態様を実現する基地局は、基地局の他の適切な主キャリア周波数がデバイスにより使用可能でなければ、基地局の補助キャリア周波数を使用して、基地局と無線通信デバイスの間の接続を開始するように構成されている。特に、補助キャリア周波数、例えばキャリアグレードWiFi周波数は、フェムトセルによりカバーされる領域内のすべてのUEsについてのフェムトセルとの接続を開始する基礎を提供する。

本発明の第２の態様を実現する基地局は、(i)デバイスがセットに加わったこと、および／または(ii)フェムト基地局の活性キャリア周波数の負荷が第１プリセット負荷レベルを超えたことに応答して、主キャリア周波数を活性化するプロセスを実行するように構成される。

本発明の第２の態様を実現する基地局は、基地局のカバーエリア内の少なくとも１つの無線通信デバイスの動作キャリアまたはキャリアを確認するように動作し、この情報を制御手段に供給する動作キャリア取得手段をさらに有する。

このような基地局において、制御手段は、確認した動作キャリアまたはキャリアに基づいて、デバイスにより使用できる基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定する活性化決定手段と、活性化決定手段による正の結果に応答してデバイスによる使用のためにその主キャリア周波数を活性化するキャリア周波数活性化手段と、を有する。制御手段は、さらに、デバイスを新しく活性化された主キャリア周波数を介して接続するように動作する。

主キャリア周波数の選択は、１つまたはいくつかの最適化アルゴリズムによりセットされた基準で行われる。提案のアルゴリズムは、UEの性能を解析して、UEsをサポートするのに必要な少しの主キャリア周波数のみ活性化する。特に、活性化決定手段は、(i)基地局により取り扱われるセルで、隣接するセルのエッジとオーバーラップしないエッジで、デバイスによる使用のために活性化するキャリアを選択することによりセル間の干渉を軽減し、(ii)最高の使用需要を有するかまたは有すると予測されるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、(iii)最高レベルのサービスが適用可能なデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、および／または(iv)主キャリア周波数が望ましいアプリケーションを動作させるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先するように、配置されたキャリア選択アルゴリズムに基づいて基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定するように構成されている。

本発明の第２の態様を実現する基地局は、モニタ手段が(i)デバイスが前記セットから離れたこと、および／または(ii)基地局の活性主キャリア周波数の負荷が第２プリセット負荷レベルを下回ったことを検出したのに応答して、主キャリア周波数を不活性化するプロセスを実行するように構成されている。制御手段は、接続されたデバイスのいずれかにより使用されていないか、および／または使用できない活性主キャリア周波数があるか決定する不活性化決定手段と、不活性化決定手段による正の結果に応答して、その主キャリア周波数を不活性化するキャリア周波数不活性化手段と、を有する。

本発明の第３の態様の実施形態によれば、本発明の第２の態様を実現するフェムト基地局と、装置が通信するように構成された少なくとも１つの無線通信デバイスと、を有する無線通信システムが提供される。

本発明の第４の態様を実現するシステムは、その内にフェムト基地局のカバーエリアが入るカバーエリアを有するマクロ基地局を有し、マクロ基地局は、フェムト基地局のカバーエリア内にあるが、フェムト基地局の活性主キャリア周波数により取り扱われていない通信デバイスを取り扱うように構成されている。

本発明の第４の態様の実施形態によれば、コンピュータで動作する時に、そのコンピュータに本発明の第１の態様を実現する方法を実行させるか、または本発明の第２の態様を実現する基地局になるようにするコンピュータプログラムが提供される。

例示の方法により、以下の付属の図面の参照が行われる。

図１Ａは、本発明を実現する公衆アクセスフェムトeNBでのLTEキャリア選択を説明するために使用する図である。 図１Ｂは、本発明を実現する公衆アクセスフェムトeNBでのLTEキャリア選択を説明するために使用する図である。 図２は、本発明を実現する方法を使用した、図１ＡのフェムトeNBにおいて主キャリア選択を実行するフロー図である。 図３は、例示として英国で使用される方法を使用したLTEキャリア選択オプションの説明で使用される図である。 図４は、本発明を実現する青うちを示す図である。 図５は、本発明を実現する方法を使用した、図１ＢのフェムトeNBにおけるLTEキャリア選択の説明に使用するフローチャートである。

本発明の実施形態が、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明され、そこでは、フェムトセル(femto eNB)１が、主(LTE)キャリアを使用して、カバーエリア内のユーザ装置(user equipment: UEs)MS1からMSnと通信する。LTEキャリアは、活性なユーザ人口からの需要に基づいて活性化される。同様に、不使用、すなわち使用される以外のLTEキャリアは、不活性化される。

図１Ａの実施形態では、カバーエリアＡに入った（またはそこでオンになった）UEが、そのLTE動作キャリアが既に活性化されているフェムトセルLTEキャリアの１つに一致することを見出したならば、それはそのキャリアに接続する。カバーエリアＡ内のフェムトセル１の活性キャリア内で動作していないUEs Ms1からMSnは、そこにあるネットワークのマクロセル１００によりサポートされる。

図１Ｂの別の実施形態では、いかなる所定の時間点でも、フェムトセル１は、そのカバーエリアＡ内のUEs Ms1からMSnによる使用のために、少なくとも１つの補助キャリア（例えば、キャリアグレードWiFi、3G、2G）および主(LTE)）キャリアを提供する。補助キャリア周波数は、常時オンで、多重ネットワークに属するユーザに接続を提供する。この実施形態では、フェムトセル１内の活性LTEキャリアの個数は、補助キャリア（例えば、キャリアグレードWiFi、3G、2G）を使用した認証に基づくSIMを通して活性なユーザについての情報を収集することにより制御される。補助キャリア（例えば、キャリアグレードWiFi、3G、2G）は、すべてのUEsについての接続の基礎として、UEsについての情報を知り、適切なLTEキャリアが活性化するのに使用できる。UEs Ms1からMSnの需要に応じて、フェムトセル１は、選択されたLTEキャリアの組から、UEs（ユーザ装置）Ms1からMSnにより使用される１つ以上の主LTEキャリアを活性化できる。カバーエリアＡに入った（またはそこでオンになった）UEが、そのLTE動作キャリアが既に活性化されているフェムトセルLTEキャリアの１つに一致することを見出したならば、それはそのキャリアに接続し、そうでなければ、UEは、デフォルトによりフェムトセル１の補助キャリアに接続する。

図１Ａまたは図１Ｂのフェムトセル１は、接続されているUEs Ms1からMSnのすべてをモニタ（監視）し（ステップＡ１／ステップＢ１）、認証に基づくSIMを使用してUEsについての情報を収集する（ステップＡ２／ステップＢ２）。SIM認証情報は、一般にフェムトセルレベルでは透明であり、ネットワークのより高位のレイヤーにだけ見えるので、フェムトセル１は、ネットワークからこの情報をリクエスト（要求）する。フェムトセル１は、アプリケーションおよび接続されたUEsの可能なLTEキャリアセットに関するデータを受信し、このデータを特別なLTEキャリア選択アルゴリズムについて解析し（ステップＡ３／ステップＢ３）、後で議論するように、LTEキャリアのいずれかを活性化または不活性化するか決定する。この解析が、フェムトセル１により提供されたLTEキャリアがUEの動作キャリアに一致して活性化されるべきとなったら、フェムトセル１は、まず関係するキャリアを活性化し、次に関係したUEについてハンドオーバープロセスを実行する（ステップＡ４／ステップＢ４）。同様に、解析が、フェムトセル１の活性LTEキャリアが現在接続されているUEsのいずれによってももはや必要ないことを示すならば、フェムトセル１は、関係するキャリアを不活性化する。このように、マルチキャリアフェムトセル１は、マルチセルフェムトeNBとして動作するとみなされ、LTEセルの活性化および不活性化が通常実行される。

図１ＡのフェムトeNBにおける主キャリア周波数選択の実行フローチャートは、図２を参照して説明される。図１ＢのフェムトeNBにおける主キャリア周波数選択の実行フローチャートは、図５を参照して説明される。

図１Ａを参照して説明したように、ステップ２１(STEP21)において、フェムトセル１のカバーエリアＡ内の新しいユーザ(UE)は、アイドル（待機）モードまたは活性モードでは、もし可能であれば、フェムトセル（フェムトeNB）１のLTEキャリアに接続し、可能でなければそこのネットワークのマイクロセル１００に接続する。ステップ２２(STEP22)において、フェムトセル１は、ネットワークからそのUEの性能および動作可能なLTEキャリアについての情報をリクエストして取得する。このデータおよび（後でより詳細に議論する）所定のキャリア選択アルゴリズムに基づいて、フェムトセル１は、新しいUEについてLTEキャリアを活性化するか否か、もし必要であれば選択したLTEキャリアを活性化するか否か決定する（ステップ２３(STEP23)）。

フェムトセル１は、UE人口が１つ以上のさらなるLTEキャリアの活性化を考慮することが正当であるほど十分に変化したかを考慮し（ステップ２４(STEP24)）、もしそうであれば、ステップ２３を繰り返す。

ステップ２５(STEP25)において、フェムトセル１は、そのカバーエリアに新しいUEsがあるかチェックする。もしそうであれば、方法のステップがステップ２１から繰り返される。もしそうでなければ、方法のステップがステップ２４から繰り返される。

本発明を実際に実現する場合は、図３に示すように、フェムトeNB１０において、キャリアグレードWiFiを補助キャリアとして、LTEを主キャリアとして使用し、WiFiキャリアは、固定ＲＦチェーン１１により常時サポートされ、いくつかのLTEキャリアは、構成可能なＲＦチェーン１２サポートされる。ＲＦキャリアの構成可能性レベルは、ＲＦ回路のコストおよび複雑さに依存する。純粋のＳＤＲ(Software Defined Radio)の意味では、LTEキャリアは、スペクトルのいかなる部分にも構成することができる。このオプション（方策）は、高いコストおよび複雑さという代償でLTEキャリア選択における十分な柔軟性（フレキシビリィティ）を可能にする。より低いコストおよび複雑さのオプションでは、動作可能なLTEキャリアは、あらかじめ構成されたキャリアのセット（組）から選択できる。あらかじめの構成は、存在するLTEキャリアの使用に類似した慎重な評価を必要とする。図３では、後者のオプションが、８００ＭＨｚ、１．８ＧＨｚおよび２．６ＧＨｚスペクトルバンドという英国において使用可能なLTEキャリアを使用した、LTEキャリア選択について示される。一般的なユーザ分布およびユーザ装置の動き回りの可能性を考慮すると、１．８ＧＨｚバンドでの２つのキャリア、および８００ＭＨｚと２．６ＧＨｚバンドのそれぞれにおける１つのキャリアを割り当て、が、もっとも効果的である。キャリアは、これらのスペクトルバンド内の正確なオペレータキャリア間で切り換えできる。このように、実施形態では、４つのLTEキャリアのみがある時点では活性であり、４つのＲＦチェーンのみを必要とする。これは、静的な（スタティックな）キャリア割り当て状況における９つのLTEキャリアおよびＲＦチェーンの必要と対比される。

本発明を実現するフェムトセル１が、図４を参照して詳細に説明される。フェムトセル１は、１つ以上の補助キャリア（例えば、キャリアグレードWiFi、3G UMTS, 2G GSM, White-Fi 周波数、LTE-U周波数）および１つ以上の主キャリア（例えば、LTE）を有する複数の異なるキャリア周波数で、UEs（無線通信デバイス）のセットと通信するように構成される。フェムトセル１は、フェムトセル１に接続されるUEsのセットをモニタするように構成されたモニタユニット（モニタ手段）２を有する。フェムトセル１は、接続されたUEsの通信要求にしたがって、複数のキャリア周波数から選択されたフェムトセル１の１つ以上のLTEキャリアを活性化および／または不活性化するプロセスを実行するように動作する制御ユニット（制御手段）３も有する。フェムトセル１は、利用可能な適切な主キャリアを有さなければ、その補助キャリアの１つを使用してUEsと接続を開始するように構成されている。

フェムトセル１は、モニタユニット２が(i)UEがセットに加わったこと、および／または(ii)フェムトセル１の活性な主または補助キャリアの負荷が第１プリセット負荷レベルを超えたことを検出するのに応答して、その主(LTE)キャリアの１つ以上を活性化するプロセスを実行するように構成されている。

フェムトセル１は、補助(WiFi)キャリアを介してフェムトセル１に接続されるUEsの動作キャリアを確認するように動作し、この情報を制御手段に供給する動作キャリア取得ユニット（動作キャリア取得手段）４を有する。主(LTE)キャリアを介してフェムトセル１に接続されるUEsの動作キャリアに関する情報は、自動的にフェムトセル１に供給される。

制御ユニット３は、確認した動作キャリに基づいて接続されたUEにより使用できるフェムトセルの主(LTE)キャリアの１つを活性化するか否か決定する活性化決定ユニット（活性化決定手段）３１を有する。制御ユニット３は、活性化決定ユニット３１による正の判定結果に応答してそのUEにより使用のために、その主キャリア周波数を活性化するキャリア活性化／不活性化ユニット（キャリア活性化／不活性化手段）３２をさらに有する。制御ユニット３のトランスファー（移転）ユニット３３は、接続されたUEが新しく活性化された主(LTE)キャリアに移転されるように動作する。

活性化決定ユニット３１は、キャリア選択アルゴリズムに基づいて、フェムトセルの主(LTE)キャリアの１つを活性化するか否か決定するように動作する。例えば、アルゴリズムは、(i)デバイスにより取り扱われるセルで、隣接するセルのエッジとオーバーラップしないエッジで、デバイスによる使用のために活性化するキャリアを選択することによりセル間の干渉を軽減し、(ii)最高の使用需要を有するかまたは有すると予測されるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、(iii)最高レベルのサービスが適用可能なデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、および／または(iv)主キャリアが望ましいアプリケーションを動作させるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先するように、配置される。

フェムトセル１は、モニタ手段２が、(i)UEがセットを離したこと、および／または(ii)装置の活性主(LTE)キャリアの負荷が第２プリセット負荷レベルを下回ったことを検出したことに応答して、LTEキャリアを不活性化するプロセスを実行するように構成されている。制御ユニット３は、接続されたUEsの何れかにより使用されなかった、および／または使用できなかった活性主(LTE)キャリアを存在するか否か決定する不活性化決定ユニット（不活性化決定手段）３４を有する。キャリア活性化／不活性化ユニット（キャリア活性化／不活性化手段）３２は、不活性化決定ユニット３４による正の判定結果に応答して、その主キャリアを不活性化するように動作する。

本発明を実現する方法は、図５を参照してさらに詳細に説明される。

図１Ｂを参照して言及したように、ステップ５１(STEP51)において、新しいユーザ(UE)は、SIM認証を通して、アイドル（待機）モードまたは活性モードでは、もし可能であれば、フェムトセル（フェムトeNB）１のLTEキャリアに接続し、可能でなければフェムトセル１の補助（例えば、WiFi、3G,2G)に接続する。ステップ５２(STEP52)において、UEが補助キャリアを介して接続されているならば、フェムトセル１は、ネットワークからそのUEの性能および動作可能なLTEキャリアについての情報をリクエストして取得する。UEがLTEキャリアを介してフェムトセル１に接続されているならば、フェムトセル１は、UEからこの情報を自動的に受信する。いずれの場合も、このデータおよび所定のキャリア選択アルゴリズムに基づいて、フェムトセル１は、新しいUEについてLTEキャリアを活性化するか否か、もし必要であれば選択したLTEキャリアを活性化するか否か決定する（ステップ５３(STEP53)）。

フェムトセル１は、次に補助（例えば、WiFi、3G,2G)キャリアが混雑してきたか考慮し（ステップ５４(STEP54)）、もしそうであれば、そして可能であれば、フェムトセル１は、１つ以上のUEsを、既に活性であるおよび／または新しく活性化されたLTEキャリアである１つ以上のLTEキャリアに移転させる（ステップ５５(STEP55)）。同様に（ステップ５６(STEP56)およびステップ５７(STEP57)で）、フェムトセル１は、LTEキャリアが混雑してきたか考慮し、もしそうであれば、フェムトセル１は、１つ以上のUEsを、補助（例えば、WiFi、3G,2G)キャリアおよび／または存在しているLTEキャリアまたは新しく活性化されたLTEキャリアに移転させる。

ステップ５８(STEP58)で、フェムトセル１は、そのカバーエリア内に新しいUEがあるかチェックする。もしあれば、方法のステップはステップ５１から繰り返し、もしなければ、方法のステップはステップ５４から繰り返す。

キャリア選択アルゴリズムは、オペレータまたはサードパーティのネットワークマネージャの必要性に適合して変形できる。いくつかの例を以下に示すが、これはこれに尽きるもののリストではなく、異なるアルゴリズムがそれぞれの展開に適合するように変形できる。

もしすべてのオペレータが等しいレベルのサービスを与えられるならば、アルゴリズムは、異なるオペレータに属するUEsからその資源に対する現状の需要に焦点を当てることができる。アルゴリズムは、もっとも高い需要を有するUEsについてそのLTEキャリアを選択し、それらを活性化する。これは、選択されたLTEキャリアについてのキャリア使用を増加させると共に、他のUEsをサポートするWiFiまたは他の補助キャリアにおける自由にする十分な容量を、増加させる。現状の使用パターンは、キャリア選択における主ガイダンスであることが望ましいが、履歴使用パターンも次の時間間隔における使用を予測するガイドとして使用することもできる。この要因は、もし通常キャリの切り換えがフェムトセルについての大量のオーバーヘッドを有するならば、そしてそれがエンドユーザに対するサービス品質(QoS)のロス（損失）を発生させるなら、キャリアのそれぞれの間でUEsを手渡す際により一層有用になる。

他の可能性は、あるオペレータが他よりも高いサービスレベルの合意を有するということである。そして、アルゴリズムは、これらのオペレータのユーザに、まずそれらのLTEキャリアを選択することにより、優先度を与えるように、スキューされる。上記の実施形態では、キャリアグレード(carrier grade)WiFiまたは他の補助キャリアがLTEに類似の性能を提供し、ユーザはいずれのアプリケーションでも差異を見出さないことが前提である。実際には、キャリアグレード(carrier grade)WiFi（または他の補助キャリア）は、LTEよりいくつかのアプリケーションで少し劣り、優先度に基づくキャリア選択アルゴリズムは、より重要である。

キャリアグレード(carrier grade)WiFiまたは他の補助キャリアがLTEよりいくつかのアプリケーションで少し劣る場合、アルゴリズムは、この劣ることによる影響を受けるアプリケーションを使用するユーザがLTEキャリにより優先的に扱われるように工夫できる。LTEキャリア内に含まれるオペレータに基づいてUEsを選択するよりむしろ、ユーザアプリケーションがUEsおよび関連するLTEキャリアを選択するように学習できるようにする。

近い将来、オペレータ間の協力が進み、（異なる形式での）ネットワーク共有が共通の特徴になるであろう。いくつかの状況では、これらの協力がキャリアの共有まで広がり、例えば、国の動き回りについての合意(agreements)の形になるであろう。国の動き回りでは、単一オペレータは、フェムトセルネットワークを展開し動作させることができ、そこでは他のオペレータはこのオペレータから容量を借り受ける（リース）する。交換可能に含まれるすべてのオペレータのスペクトルを使用することさえ可能になる。これは、新しく解除されたLTE用の周波数バンドセットが新しいUEsによる使用のみ可能であり、より古い「遺産」ともいえるUEsは新しいバンドの機能を有さない場合に特に重要になる。そのため、キャリアバンド選択は、ターミナル数の能力により駆動される時、システム資源、QoSおよび経験のユーザ品質(QoE)の利用および効率を最大化する。

LTEキャリア内で他のオペレータのUEsをサポートすることが可能である場合、キャリア選択は、セルエッジ干渉の方法でなされる。隣接するフェムトセルのそれぞれについてのLTEキャリアを交互に選択することにより、セル間干渉は効果的に制御される。この解決策の主たる受益者は、セルエッジLTEユーザである。このようなキャリア選択アルゴリズムでは、隣接するフェムトセルが他のセル内のLTEキャリアの使用を検出し、これらのキャリアの使用を避ける。優先度のいくつかの形式は、キャリア選択を単純にするように、各フェムトセルに割り当てられる。いずれにしろ、集中化アルゴリズムが実現され、そこではLTEキャリア使用情報が、（例えば、マスタフェムトセル内に位置する）中央プロセッサから指示される。

ここまでLTE無線通信スキーム内のキャリアグレード(carrier grade)WiFiを使用したフェムトセルを参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他のタイプのフェムトセルおよび／または無線通信スキームに適用可能である。

本発明の上記の実施形態は、他の実施形態とは独立して有利に使用することもできるが、１つ以上の他の実施形態と可能な組み合わせで有利に使用することもできる。

本発明の実施形態は、ハードウェアで実現しても、または１つ以上のプロセッサで動作するソフトウェアモジュールとして実現しても、それらの組み合わせで実現してもよい。すなわち、当業者であれば、マイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が上記の機能のいくつかまたはすべてを実現するために実際に使用されることが分かるであろう。

本発明は、ここで説明した方法の一部またはすべてを実行するための１つ以上のデバイスまたは装置プログラム（例えば、コンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品）として実現してもよい。本発明を実現するこのようなプログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記憶されるか、または例えば１つ以上の信号の形であってもよい。このような信号は、インターネットウェブサイトからダウンロード可能である、またはキャリア信号上に提供される、または他のいかなる形式の信号であってもよい。

Claims (21)

1. カバーエリア内の１つ以上の無線通信デバイスのセットと無線で通信するように構成された無線通信ネットワーク内で使用され、複数の異なる主キャリア周波数で通信可能なフェムト基地局であって、
   前記カバーエリア内の各無線通信デバイスをモニタするように構成されたモニタ手段と、
   接続されたデバイスの通信要求にしたがって、前記フェムト基地局の、前記複数の主キャリア周波数から選択した１つ以上の主キャリア周波数を活性にするおよび／または不活性にするプロセスを実行するように動作する制御手段と、を有し、
   前記フェムト基地局は、前記複数の主キャリア周波数に加えて、１つ以上の補助キャリア周波数を使用しての通信も可能であり、
   前記基地局は、前記補助キャリア周波数の１つを使用して、前記基地局の前記カバーエリア内であるが前記基地局の活性した主キャリア周波数による取扱いをしていない通信デバイスを、取り扱うように動作するフェムト基地局。
2. 前記１つ以上の補助キャリア周波数は、キャリアグレードWiFi周波数、3G UMTS周波数、2G GSM周波数、ホワイトFi周波数、および／またはLTE-U周波数を有する請求項１に記載のフェムト基地局。
3. 前記フェムト基地局の他の適切なキャリア周波数が前記デバイスにより使用可能でなければ、前記フェムト基地局の前記補助キャリア周波数を使用して、前記フェムト基地局と無線通信デバイスの間の接続を開始するように構成されている請求項１または２に記載のフェムト基地局。
4. (i)デバイスが前記セットに加わったこと、および／または(ii)前記フェムト基地局の活性キャリア周波数の負荷が第１プリセット負荷レベルを超えたことに応答して、主キャリア周波数を活性化するプロセスを実行するように構成された請求項１から３のいずれか１項に記載のフェムト基地局。
5. 前記プロセスを実行する前に、前記フェムト基地局のカバーエリア内の少なくとも１つの無線通信デバイスの動作キャリアまたはキャリアを確認するように動作する請求項１から４のいずれか１項に記載のフェムト基地局。
6. 前記プロセスは、前記確認した動作キャリアまたはキャリアに基づいて、前記通信デバイスにより使用可能な前記フェムト基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定すること、およびもしそのように決定すると、前記デバイスによる使用のために前記主キャリア周波数を活性化することを、有する請求項５に記載のフェムト基地局。
7. 前記プロセスは、前記デバイスを前記新しく活性化された主キャリア周波数を介して接続することをさらに有する請求項６に記載のフェムト基地局。
8. (i)前記フェムト基地局により取り扱われるセルで、隣接するセルのエッジとオーバーラップしないエッジで、デバイスによる使用のために活性化するキャリアを選択することによりセル間の干渉を軽減し、
   (ii)最高の使用需要を有するかまたは有すると予測されるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、
   (iii)最高レベルのサービスが適用可能なデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、および／または
   (iv)主キャリア周波数が望ましいアプリケーションを動作させるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先するように、配置されたキャリア選択アルゴリズムに基づいてフェムト基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定するように構成された請求項６または７に記載のフェムト基地局。
9. (i)デバイスが前記セットから離れたこと、および／または(ii)前記フェムト基地局の活性主キャリア周波数の負荷が第２プリセット負荷レベルを下回ったことに応答して、主キャリア周波数を不活性化するプロセスを実行するように構成された請求項１から８のいずれか１項に記載のフェムト基地局。
10. 前記プロセスは、前記デバイスのいずれかにより使用されていないか、および／または使用できない活性主キャリア周波数があるか決定すること、およびもしそのように決定すると、前記主キャリア周波数を不活性化することを、有する請求項９に記載のフェムト基地局。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のフェムト基地局と、前記基地局が通信するように構成された少なくとも１つの無線通信デバイスを、を有する無線通信システム。
12. 無線通信ネットワーク内で使用される無線通信方法であって、
    カバーエリア内の１つ以上の無線通信デバイスのセットと無線で通信するように構成され、複数の異なる主キャリア周波数で通信可能なフェムト基地局を提供し、
    前記カバーエリア内の各無線通信デバイスをモニタし、そして
    接続されたデバイスの通信要求にしたがって、前記フェムト基地局の、前記複数の主キャリア周波数から選択した１つ以上の主キャリア周波数を活性にするおよび／または不活性にするプロセスを実行し、
    前記フェムト基地局の前記カバーエリア内であるが前記フェムト基地局の活性した主キャリア周波数による取扱いをしていない通信デバイスは、前記フェムト基地局のカバーエリアに入らないカバーエリアを有するマクロ基地局により取り扱われ、または前記フェムト基地局が１つ以上の補助キャリア周波数で通信可能でもあれば、前記フェムト基地局の１つの補助キャリア周波数により取り扱われる無線通信方法。
13. 前記１つ以上の補助キャリア周波数は、キャリアグレードWiFi周波数、3G UMTS周波数、2G GSM周波数、ホワイトFi周波数、および／またはLTE-U周波数を有する請求項１２に記載の方法。
14. 前記フェムト基地局の他の適切なキャリア周波数が前記デバイスにより使用可能でなければ、前記フェムト基地局の前記補助キャリア周波数の１つを使用して、前記フェムト基地局と無線通信デバイスの間の接続を開始することを有する請求項１２または１３に記載の方法。
15. (i)デバイスが前記セットに加わったこと、および／または(ii)前記フェムト基地局の活性キャリア周波数の負荷が第１プリセット負荷レベルを超えたことに応答して、主キャリア周波数を活性化するプロセスが実行される請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記プロセスを実行する前に、前記フェムト基地局のカバーエリア内の少なくとも１つの無線通信デバイスの動作キャリアまたはキャリアを確認することを有する請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記プロセスは、前記確認した動作キャリアまたはキャリアに基づいて、前記通信デバイスにより使用可能な前記フェムト基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定すること、およびもしそのように決定すると、前記デバイスによる使用のために前記主キャリア周波数を活性化することを、有する請求項１６に記載の方法。
18. 前記プロセスは、前記デバイスを前記新しく活性化された主キャリア周波数を介して接続することをさらに有する請求項１７に記載の方法。
19. 前記フェムト基地局の主キャリア周波数を活性化するか決定することは、
    (i)前記フェムト基地局により取り扱われるセルで、隣接するセルのエッジとオーバーラップしないエッジで、デバイスによる使用のために活性化するキャリアを選択することによりセル間の干渉を軽減し、
    (ii)最高の使用需要を有するかまたは有すると予測されるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、
    (iii)最高レベルのサービスが適用可能なデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先し、および／または
    (iv)主キャリア周波数が望ましいアプリケーションを動作させるデバイスにより使用できるキャリアの活性化を優先するように、配置されたキャリア選択アルゴリズムに基づいて、実行される請求項１７または１８に記載の方法。
20. (i)デバイスが前記セットから離れたこと、および／または(ii)前記フェムト基地局の活性主キャリア周波数の負荷が第２プリセット負荷レベルを下回ったことに応答して、主キャリア周波数を不活性化するプロセスが実行される請求項１２から１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記プロセスは、前記デバイスのいずれかにより使用されていないか、および／または使用できない活性主キャリア周波数があるか決定すること、およびもしそのように決定すると、前記主キャリア周波数を不活性化することを、有する請求項２０に記載の方法。