JP4855985B2

JP4855985B2 - 移動通信システムにおけるセル情報送信方法およびユーザ装置

Info

Publication number: JP4855985B2
Application number: JP2007073735A
Authority: JP
Inventors: 幹生岩村; 美波石井; 康博加藤
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: CN101682877A; WO2008123071A1; US20100075684A1; KR20090127152A; JP2008236435A; RU2009136528A; BRPI0809399A2; EP2129160A4; US8275380B2; CN101682877B; EP2129160A1

Description

本発明は、広くは移動通信の分野に関し、特に、次世代移動通信技術を用いる移動通信システムでのセル情報送信方法とユーザ装置に関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ方式やＨＳＤＰＡ方式、ＨＳＵＰＡ方式等の後継となる通信方式として、Long Term Evolution（ＬＴＥ）が標準化団体３ＧＰＰで検討されている。ＬＴＥの無線アクセス方式が普及した場合、システム容量を増やすために、ＬＴＥのキャリア／帯域が増設されることが予想される。その際に、オペレータによっては、既存のＵＭＴＳキャリアをＬＴＥキャリアへと転換する可能性もある。たとえば、まず５ＭＨｚのシステムから始めて、２０ＭＨｚシステムへ拡充する際に、単一の２０ＭＨｚレイヤで稼働することも、５ＭＨｚレイヤを４つ並行して稼働することも考えられる。

ここで、マルチキャリア／バンドを有するシステムでは、特定のキャリア／バンドに負荷が偏り、無線リソースを有効に利用できなくなる恐れがある。それは主として、ユーザ装置（ＵＥ）がキャンプ（待ち受け）できるキャリアが多数になりすぎること、異なるバンド／キャリア間でパス損失に差異が生じること、異なるキャパビリティのＵＥが混在するようになること、等に起因する。特にシステム容量を増やすためにキャリア／バンドを追加した場合、UEによって該キャリア／バンド対応であるものとないものが混在することとなり、特定のキャリア／バンドに負荷が偏る可能性がある。このような状況では、負荷の偏りをならすロードバランシングのためのOAM制御が煩雑となる問題がある。

この問題を回避するには、すべてのレイヤ（キャリア／バンド）を用いてサービスを配信する一方で、ユーザ装置（ＵＥ）がキャンプ（待ち受け）できるレイヤを制限することが有効と思われる。キャンプ可能レイヤの数を制限することによって、ページングチャネル（ＰＣＨ）や報知チャネル（ＢＣＨ）のオーバヘッドを低減し、キャンピングのためのロードバランシングの手間を軽減することができるので、結果的にＯＡＭ制御を容易にすることができるからである。

キャンプ可能レイヤの数を制限するということは、ページングを行うレイヤがキャンプ可能レイヤだけに限定されるので、すべてのレイヤですべてのシステム情報を送信する必要がなくなる。これを実現するために、２種類のセルを用いる構成が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この提案では、ＵＥのキャンピングを許可するドミナントセル（Dominant Cell：主要セル）と、ＵＥのキャンピングを不可とするサブオーディネイトセル（Subordinate Cell：従属セル）の２種類のセルが設定される。ドミナントセルでは、同期チャネル（ＳＣＨ）、フルセットの報知チャネル（Full-ＢＣＨ）、ページングチャネル（ＰＣＨ）、およびＵＥの自律的な動作に必要なその他のチャネルが送信される。一方、サブオーディネイトセルでは、同期チャネル（ＳＣＨ）と、情報が制限された報知チャネル（Limited-ＢＣＨ）のみを送信してオーバヘッドを低減する。
"Multi-band/carrier operation (1)−cell configuration", Tdoc-R2-063391, 3GPP TSG RAN WG2 #56, 6th -10th November 2006, Riga, Latvia.

ユーザ装置（ＵＥ）にとって、自局が接続しようとしているセルが、ドミナントセルなのか、サブオーディネイトセルなのかを知ることは重要な事項である。なぜなら、サブオーディネイトセルでは、ページングチャネルを送信していないので、ＵＥは待ち受け（キャンプ）することができないからである。一方、他のセルからサブオーディネイトセルにハンドオーバしてきたＵＥは、サブオーディネイトセルでも引き続き通信（送受信）を継続することはできる。

そこで、本発明は、複数のキャリア周波数を収容する移動通信システムにおいて、ＵＥが接続しようとするセルが、ドミナントセルなのかサブオーディネイトセルなのかの判断を容易にすることのできるセル情報送信方法と、ユーザ装置の構成を提供することを課題とする。

上記課題を実現するために、第１の側面では、移動通信システムにおけるセル情報送信方法を提供する。この方法は、移動通信システムのセルにおいて、
（ａ）一次報知チャネルを一定間隔で送信し、
（ｂ）前記一次報知チャネルで、当該セルで報知されるべき情報を含む第１のスケジューリングユニットの所在を示すスケジューリング情報を報知し、
（ｃ）前記第１のスケジューリングユニットで、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかを示す情報を報知する、
ステップを含む。

一例として、前記第１のスケジューリングユニットは、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかを示すフラグを含む。あるいは、前記第１のスケジューリングユニットは、ドミナントセルで報知される場合に、前記ドミナントセルで報知されるべき追加の情報を含む第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報をさらに含み、第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報の有無によって、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかの判断を可能にする構成としてもよい。

第２の側面では、移動通信システムで用いられるユーザ装置を提供する。このユーザ装置は、（ａ）移動通信システムのセルから一次報知チャネルを受信し、前記一次報知チャネルで指定される第１のスケジューリングユニットをさらに受信する送受信部と、（ｂ）前記第１のスケジューリングユニットを解析し、前記セルがドミナントセルであるかサブオーディネイトセルであるかを判断するセル判定部と、を有する。

良好な構成例では、前記セル判定部は、前記第１のスケジューリングユニットに含まれるフラグを検出して、前記セルがドミナントセルであるかサブオーディネイトセルであるかを判断する。あるいは、前記セル判定部は、前記第１のスケジューリングユニットが、前記セルで報知される追加の情報を含む第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報を含むか否かを判断し、前記第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報が含まれる場合に、前記セルがドミナントセルであると判断する。

上記の構成および方法によって、複数のキャリア周波数を収容する移動通信システムにおいて、オーバヘッドを抑制しつつ、セルの種類（ドミナントセルかサブオーディネイトセルか）の判断を容易にすることができる。

以下、本発明の良好な実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用される移動通信システムのセル構成の一例を示す概略図である。１つの基地局（ｅＮＢ）が管轄する地理的エリアに、異なるキャリア周波数のセルがオーバレイされている。たとえば、ｅＮＢ１が管轄する地理的エリアでは、キャリア周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が提供されており、このうち、ｆ１が提供されるセルはドミナントセルである。ドミナントセルでは、同期チャネル（ＳＣＨ）、ページングチャネル（ＰＣＨ）、フルセットの報知チャネル（Ｆｕｌｌ−ＢＣＨ）、その他ＵＥの自律的動作に必要なチャネルがｅＮＢ１から送信されている。一方、ｆ２が提供されるセルと、ｆ３が提供されるセルは、サブオーディネイトセルである。これらのセルでは、同期チャネル（ＳＣＨ）と、伝搬情報が制限された報知チャネル（Ｌｉｍｉｔｅｄ−ＢＣＨ）がｅＮＢ１から送信されている。同様の構成が、隣接する基地局（ｅＮＢ）２にも当てはまる。

ユーザ装置（ＵＥ）は、同じ地理的エリアに位置していても、どのキャリア周波数のセルに存在するかによって、伝搬されるチャネルの種類や数が異なり、待ち受けできるかどうかが変わってくる。上述のように、ドミナントセルとサブオーディネイトセルで送信される報知チャネル（ＢＣＨ）は、そこに含まれる情報量は異なるが、報知チャネル自体の送信手法は、共通であってもよい。

図２は、ドミナントセルとサブオーディネイトセルで共通に用いられる報知チャネル（ＢＣＨ）の送信例を示す。報知チャネルの送信構成として、たとえば、一次報知チャネル（Ｐ−ＢＣＨ：Primary Broadcast Channel）１０を一定周期、たとえば１０ｍｓ〜２０ｍｓに一度の間隔で繰り返し送信し、必要な場合にだけ、図示しない二次報知チャネル（Ｓ−ＢＣＨ：Secondary Broadcast Channel）を送信することが考えられる。また、Ｐ−ＢＣＨ１０では、必要最小限の情報を送信し、その他の報知すべき情報については、報知チャネルの空いているリソースを動的に割り振って送信する方法が考えられる。この例では、Ｐ−ＢＣＨ１０に続いて、ＳＵ-１〜ＳＵ−４の４つのスケジューリングユニット（ＳＵ）１１に報知情報が割り振られて送信されている。なお、送信されるＳＵの数は４つに限定されず、任意の数とすることができる。

このとき、定期的に送信されるＰ−ＢＣＨ１０を用いて、後続するスケジューリングユニット（ＳＵ）１１のリソース位置を指定する。より具体的には、Ｐ−ＢＣＨ１０は、セル帯域幅や送信電力などのレイヤ１（Ｌ１）情報に加えて、第１番目のスケジューリングユニットＳＵ−１の所在を示すＬ１／Ｌ２制御チャネル１４の送信タイミング情報を伝送する。Ｌ１／Ｌ２制御チャネル１４は、対応するＳＵ−１の具体的なリソースブロックを指定する。ＳＵ−１は、Ｐ−ＢＣＨ１０に引き続く複数のスケジューリングユニット（ＳＵ）のうちの一つで、残りのスケジューリングユニットＳＵ−２〜ＵＳ−４の所在を示す情報１１ａを含む。通常の運用では、ＳＵ−１は、複数のＳＵのうち最も高頻度な情報伝送を行うユニットとなる。

従って、ユーザ装置（ＵＥ）は、このセルでまず定期的に送られてくるＰ−ＢＣＨ１０を受信して、そこに指定されるＬ１／Ｌ２制御チャネル１４を受信する。そして、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル１４で指定されたリソース位置で１番目のＳＵ−１を受信し、後続ＳＵのスケジューリング情報を獲得して、ＳＵ−２〜ＵＥ−４を受信する。このように、Ｐ−ＢＣＨ１０で必要最小限の情報のみを伝送することで、セルサーチやセル選択のパフォーマンスを維持しつつオーバヘッドを低減することができる。

本実施形態の特徴として、第１番目のスケジューリングユニットＳＵ−１に、このセルがドミナントセルなのかサブオーディネイトセルなのかを示す情報（Ｄ／Ｓ表示情報）１１ｂを入れる。ＵＥが最初に受信するチャネルであるＰ−ＢＣＨ１０にＤ／Ｓ表示情報１１ｂを挿入することも考えられ、この場合は、ＵＥは最も迅速にセルの判別をすることができる。しかし、Ｐ−ＢＣＨ１０の送信頻度はきわめて高いので、Ｐ−ＢＣＨ１０で毎回Ｄ／Ｓ表示情報を送信すると、オーバヘッドの効果的な低減という目的が達成できなくなる。一方、ＳＵ−２〜ＳＵ−４でＤ／Ｓ表示情報１１ｂを伝送すると、セル判別のタイミングが遅れてしまう。そこで、Ｐ−ＢＣＨ１０の受信後にＵＥが最初に受信するスケジューリングユニットであるＳＵ−１を用いて、セル判別情報としてのＤ／Ｓ表示情報を伝送する。

図３は、ＳＵ−１の構成例を示す図である。図３（ａ）は、ドミナントセルとサブオーディネイトセルで共通に用いられるＳＵ−１の基本構成例である。ＳＵ−１（１１−１）は、後続するスケジューリングユニットＳＵ−２〜ＳＵ−４のスケジューリング情報を含むフィールド１１ａと、ドミナントセルかサブオーディネイトセルかの識別情報であるＤ／Ｓ表示フラグ１１ｂと、その他の重要報知情報を含むフィールド１１ｃを含む。ＳＵ−１に含まれる重要報知情報１１ｃとしては、オペレータの識別情報であるＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）ＩＤや、ＴＡ（Tracking Area）ＩＤ、セルＩＤ等がある。

この構成では、ＵＥは、ＳＵ−１のＤ／Ｓ表示フラグ１１ｂを検出することで、自局が接続しようとするセルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかを識別することができる。

図３（ｂ）は、サブオーディネイトセルで送信されるＳＵ−１の変形例１を示す。変形例１では、ドミナントセルでは、ＳＵ１〜ＳＵ４のフルセットでスケジューリング情報を送信するが、サブオーディネイトセルでは、最初のＳＵ−１のみを送信し、ＳＵ−２以降は省略して、オーバヘッドを低減する。この場合、ＳＵ−１（１１−１）は、後続するＳＵのリソース位置を示すＬ１／Ｌ２制御チャネル情報のためのフィールド１１ａを省略して、Ｄ／Ｓ表示フラグ１１ｂと重要報知情報フィールド１１ｃのみを含む。

図３（ｃ）では、サブオーディネイトセルで送信されるＳＵ−１の変形例２を示す。変形例２では、ドミナントセルでは、ＳＵ−１〜ＳＵ−４のフルセットでスケジューリング情報を送信するが、サブオーディネイトセルでは、図３（ｂ）と同様に、最初のＳＵ−１のみを送信して、ＳＵ−２以降を省略する。さらに、図３（ｃ）では、ＳＵ−１はＤ／Ｓ表示フラグ１１ｂも省略し、重要報知情報フィールド１１ｃのみを有する。この場合、ＵＥは、Ｐ−ＢＣＨ１０で指定された送信タイミングでＬ１／Ｌ２制御チャネルを受信し、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルで指定されたリソースでＳＵ−１を受信する。ＵＥは、受信したＳＵ−１が、後続ＳＵの情報を含むフィールド１１ａを有するか否かを判断し、ＳＵ−１がフィールド１１ａを含まない場合は、当該セルはサブオーディネイトセルであると判断する。

なお、図３（ｂ）や図３（ｃ）ではＳＵ−２以降が全て省略される場合を例に挙げたが、ＳＵ−２以降の特定の情報要素の有無によってサブオーディネイトか否かを判断する構成とすることもできる。例えば待ち受け中に必要なパラメータ（ＰＣＨの設定情報など）が存在しない場合にサブオーディネイトと判断しても良い。

図４は、ＵＥの動作フローを示すフローチャートである。ここでは、ＵＥがパワーオンして最初にセルサーチする場合、あるいは圏外から圏内に復帰してセルサーチする場合を例にとって説明する。まず、ＵＥは同期チャネル（ＳＣＨ）を用いて、全帯域走査によりセルサーチを開始する（Ｓ１）。次に、キャリア周波数（セル）の検出とレベル検出（パワー測定）を行う（Ｓ２）。セルの検出は、たとえば、まず全セルに共通のＰ−ＳＣＨ（Primary Synchronization Channel）を受信してセルに対する同期を得た後に、Ｓ−ＳＣＨ（Secondary Synchronization Channel）でセル固有のスクランブリングコードを識別し、そのスクランブリンクコードで特定されるセルを検出する。レベル検出は、Ｐ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨの平均値をとってもよいが、全帯域スキャンを迅速に行うためＰ−ＳＣＨまたはＳ−ＳＣＨのいずれか一方のパワー測定だけでもよい。

すべての帯域の走査が終わると、測定したパワーレベルから検出されたセルのランキングを行う（Ｓ３）。そして、ランキングに従って、パワーレベルの良好な順にＰ−ＢＣＨを受信する（Ｓ４およびＳ５）。Ｐ−ＢＣＨで指定されるタイミングでＳＵ−１のためのＬ１／Ｌ２制御チャネルを受信し、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルで指定されるリソースブロックで、第１番目のスケジューリングユニットであるＳＵ−１を受信する（Ｓ６）。ＵＥは、受信したＳＵ−１に基づいて、当該セルがドミナントセルであるか否かを判断する（Ｓ７）。判断手法としては、ＳＵ−１が図３（ａ）または図３（ｂ）の構成を採用する場合は、Ｄ／Ｓ表示フラグ１１ｂを検出することによって、判断する。ＳＵ−１が図３（ｂ）または図３（ｃ）の構成を採用する場合は、後続ＳＵ用のスケジューリング情報のためのフィールド１１ａを含むか否かによって判断することができる。さらに、ＳＵ−２以降に特定の情報、例えば待ち受け中に必要なパラメータ（ＰＣＨの設定情報など）が存在するか否かによってセルの種類を判断しても良い。

当該セルがドミナントセルである場合は（Ｓ７でＹＥＳ）、ＵＥはこのセルに位置登録し待ち受けに入る（Ｓ８）。当該セルがドミナントセルでない場合、すなわちサブオーディネイトセルである場合は（Ｓ７でＮＯ）、ＵＥは待ち受けすることができないので、次にパワーレベルの良いセルのＰ−ＢＣＨを受信する。そして、ドミナントセルを見つけるまで、ステップＳ５〜Ｓ７を繰り返す。このようにして、ＵＥは、初期セルサーチで迅速にセル判断をすることができる。

以上、ＵＥがまず全帯域の走査を行い、パワーレベルの良好な順にソートしてから順次Ｐ−ＢＣＨを受信し、更にＳＵ−１を受信する手順を説明したが、全帯域走査を行って見つかったセルから順次Ｐ−ＢＣＨ、ＳＵ−１を受信し、その後ドミナントでアクセス権のあるものをソートして選択する手順としても良い。この場合も本発明の構成とすることで初期セルサーチを迅速にすることができる。

図５は、本発明の一実施形態のユーザ装置（ＵＳ）の構成例を示すブロック図である。ユーザ装置（ＵＥ）１００は、送受信アンテナ１０２と、アンプ部１０４と、送受信部１０６と、ベースバンド信号処理部１１０と、アプリケーション部１１６とを有する。送受信アンテナ１０２で受信された無線周波数信号がアンプ部１０４で増幅され、送受信部１０６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１１０へ送られてＦＦＴ処理や、誤り訂正復号等の受信処理がなされる。下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部１１０に転送されてＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等が行われる。

ベースバンド信号処理部１１０は、レイヤ１処理部１１１と、ＭＡＣ（Medium Access Control）処理部１１２とを含む。ＭＡＣ処理部１１２は、セル判断部１１３を有する。レイヤ１処理部１１１は、下りリンクで受信されるＰ−ＢＣＨや、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルのチャネル復号化やＦＦＴ処理などを行う。これらのチャネルの復号結果は、ＭＡＣ処理部１１２に送られる。ＭＡＣ処理部１１２は、レイヤ１処理部１１１から受けとったＰ−ＢＣＨの復号結果に基づいて、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルの送信タイミングを検出する。また、レイヤ１処理部１１１から受け取ったＬ１／Ｌ２制御チャネルの復号結果に基づいて、ＳＵ−１のリソース位置を検出して、送受信部１０６に受信すべきリソースブロックを指示する。

ＭＡＣ処理部１１２のセル判定部１１３は、レイヤ１処理部１１１から送られてくるＳＵ−１の復号結果に基づいて、当該セルがドミナントセルであるか、サブオーディネイトセルであるかを判断する。セルの判断は、ＳＵ−１のＤ／Ｓ表示フラグの値を見る、あるいは後続ＳＵについてのスケジューリング情報のフィールド１１ａが存在するか否か、によって判断することができる。判断の結果、ドミナントセルであると認識した場合は、上りチャネル（たとえばランダムアクセスチャネル）で位置登録を行う。

以上述べたような構成により、複数のキャリア周波数を収容する移動通信システムにおいて、オーバヘッドを低減し、かつ移動局にドミナントセルかサブオーディネイトセルかの判断を容易に行わせることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るドミナントセルとサブオーディネイトセルを含むセルコンフィグレーションを示す概略図である。本発明の一実施形態に係る報知チャネル（ＢＣＨ）の送信例を示す図である。Ｐ−ＢＣＨで指定される最初のスケジューリングユニットＳＵ−１の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係るＵＥの動作フローを示す図である。本発明の一実施形態に係るＵＥの構成例を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１０Ｐ−ＢＣＨ（一次報知チャネル）
１１ＳＵ（スケジューリングユニット）
１１−１ＳＵ−１（第１のスケジューリングユニット）
１００ユーザ装置（ＵＥ）
１０２送受信アンテナ
１０４アンプ
１０６送受信部
１１０ベースバンド処理部
１１１レイヤ１処理部
１１２ＭＡＣ処理部
１１３セル判定部
１１６アプリケーション部

Claims

移動通信システムのセルにおいて、一次報知チャネルを一定間隔で送信し、
前記一次報知チャネルで、当該セルで報知されるべき情報を含む第１のスケジューリングユニットの所在を示すスケジューリング情報を報知し、
前記第１のスケジューリングユニットで、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかを示す情報を報知する、
ステップを含むことを特徴とするセル情報送信方法。
前記第１のスケジューリングユニットは、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかを示すフラグを含むことを特徴とする請求項１に記載のセル情報送信方法。
前記一次報知チャネルで、前記第１のスケジューリングユニットの所在を示す物理制御チャネルの送信タイミングを指定し、
前記物理制御チャネルで、前記第１のスケジューリングユニットの伝送に用いられるリソースを指定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセル情報送信方法。
前記第１のスケジューリングユニットは、当該セルで報知されるべき追加の情報を含む第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のセル情報送信方法。
前記第１のスケジューリングユニットは、ドミナントセルで報知される場合に、前記ドミナントセルで報知されるべき追加の情報を含む第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報をさらに含み、
前記第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報の有無によって、当該セルがドミナントセルかサブオーディネイトセルかの判断を可能にする
ことを特徴とする請求項１に記載のセル情報送信方法。
移動通信システムのセルから一次報知チャネルを受信し、前記一次報知チャネルで指定される第１のスケジューリングユニットをさらに受信する送受信部と、
前記第１のスケジューリングユニットを解析し、前記セルがドミナントセルであるかサブオーディネイトセルであるかを判断するセル判定部と、
を有することを特徴とするユーザ装置。
前記セル判定部は、前記第１のスケジューリングユニットに含まれるフラグを検出して、前記セルがドミナントセルであるかサブオーディネイトセルであるかを判断する、
ことを特徴とする請求項６に記載のユーザ装置。
前記送受信部は、前記一次報知チャネルで指定される物理制御チャネルを受信し、前記物理制御チャネルで指定されるリソースで、前記第１のスケジューリングユニットを受信する、
ことを特徴とする請求項６に記載のユーザ装置。
前記セル判定部は、前記第１のスケジューリングユニットが、前記セルで報知される追加の情報を含む第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報を含むか否かを判断し、前記第２のスケジューリングユニットの所在を示す情報が含まれる場合に、前記セルがドミナントセルであると判断する、
ことを特徴とする請求項６に記載のユーザ装置。