JP5032666B2 - 小さなセルの無線基地局を構成設定する方法 - Google Patents

Description

本発明はセルラ無線システムにおける無線アクセスを提供する小さなセルの無線基地局に対するスクランブルコードを構成設定する方法、機器、及びシステムに関する。

今日、次世代の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）であるＥ−ＵＴＲＡＮ（発展型の地球規模陸上無線アクセスネットワーク）についての技術仕様の検討が３ＧＰＰにおいて進行中である。Ｅ−ＵＴＲＡＮのために用いられる別の名称は、長期的エボルーション（ＬＴＥ）無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）である。この概念における基地局は、ｅＮＢ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ ＮｏｄｅＢ）と呼ばれる。この検討にはＥ−ＵＴＲＡＮに、限定された数のユーザに対する家庭や小領域のカバレッジを備えさせる可能性も含まれている。その基地局はＬＴＥ環境ではＨＮＢ（ホームｅＮｏｄｅＢ）と名称が付けられているが、別の名称も存在する。

加えて、小さな無線基地局（ＲＢＳ）を用いて限定された数のユーザに対して家庭や小領域での広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）のカバレッジを提供するセルラ無線システムの開発が進行中である。そのような無線基地局は小さなカバレッジ領域を提供する。典型的には、加入者の家庭が通常のＷＣＤＭＡのカバレッジをエンドユーザのために提供し、その家庭は通常、ある種のインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースの伝送リンクを用いて無線ネットワーク接続装置（ＲＮＣ）に接続される。

小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局をＲＮＣに接続するための１つの代替案は、例えば、ある種のデジタル加入者ライン（ｘＤＳＬ）やケーブルなどの固定ブロードバンドアクセスを用いることである。さらに別の代替案は、例えば、ＷｉＭＡＸなどのある種の無線ブロードバンドアクセスを用いることである。

通常、小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局には、例えば、ＷＣＤＭＡのユーザ機器（ＵＥ）受信機と汎欧州デジタル移動電話方式（ＧＳＭ）のＵＥ受信機との内の少なくともいずれかが装備される。これにより、無線基地局はＷＣＤＭＡとＧＳＭとを重ね合わせた環境を走査して、ＷＣＤＭＡ或いはＧＳＭセルに留まり、関連するシステム情報を読み出すことが可能になる。しかしながら、小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局は、その無線基地局にＵＥ受信機を備えることなく展開されることもある。

小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局は、無線システム運用者の介在なくプラグ−アンド−プレイの方法でエンドユーザにより動的にインストールされるように設計される。また、そのような小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局の展開によって創成されるセルは自動的に創成され、その無線基地局に含まれるＵＥ受信機により提供された情報に基づいて構成設定されるかもしれない。例えば、その無線基地局のＵＥ受信機は、関係する測定情報で、周囲のＷＣＤＭＡかＧＳＭ環境の内の少なくともいずれか、例えば、多数のＧＳＭとＷＣＤＭＡセルの内の少なくともいずれかを走査して、関係するシステム情報を含む走査された情報を、その無線基地局が接続されるＲＮＣにレポートするように設定される。それから、小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局から提供された情報を用いてＲＮＣは小さなセルを創成し構成設定する。

例えば、ロケーション・エリア識別子、セル識別子、周波数、スクランブルコード、及び、小セルへの出力電力が他の多くの情報要素や設定の中で選択され、構成設定される。通常のマクロセルと小セルとの間の相違は、マクロセルのロケーションは運用者によって知られ計画される点にある。これに対して、小セルは運用者の介在なく小さなカバレッジ領域を提供する無線基地局の展開によってエンドユーザによりどんな場所にも動的にインストールされる。その結果、小セルのインストールが誰によっても調整されないので、２つの小セルが互いに非常に近接してインストールされることもある。

１つのシナリオでは、小さなカバレッジ領域をもつ２つ以上の無線基地局がカバレッジ領域が重複して展開される。そのときに生じる問題は、ユーザ機器が小さなカバレッジ領域を提供する２つ以上の無線基地局からの信号を受信するかもしれないが、対応する無線基地局は余りにも空間的に離れているので互いに“聴取”したり検出することができない点がある。

この状況は、小さなカバレッジ領域を提供する２つの無線基地局が同じスクランブルコードを用いるように構成設定されているかもしれないので問題を生じさせ、これがこれら両方の信号を受信し、その無線基地局の１つと通信しようと試みるＵＥでの混乱を創り出す。

本発明は上述の問題を低減するか或いは除去する改善された無線システムを提供することを目的としている。

この目的などは添付した請求の範囲に記載した方法、機器、及びシステムによって達成される。

従って、セルラ無線システムが互いに近接する小さなカバレッジ領域を提供し、同じスクランブルコードを用いるように構成設定されている２つ以上の無線基地局が展開されていることを検出することを可能にする検出機構を提供することにより、その検出情報が小さなカバレッジ領域を提供する複数の無線基地局の内の少なくとも１つを自動的に再構成設定するためのトリガとして用いられる。

ここで説明した方法とシステムを用いて、小さなセルの無線基地局が多数互いに近接してインストールされており、同じスクランブルコードを用いるように構成設定されている場合に、これら小さなセルの無線基地局を動的に検出し、またこれらを動的に再構成設定することが可能である。

次に、非限定的な例により、添付図面を参照して本発明について更に詳細に説明する。

マクロセルと小セルとを有するセルラ無線システムを例示する図である。 小セルをもつ２つの無線基地局のロケーションを例示する図である。 ＷＣＤＭＡにおけるＲＡＣＨ手順を例示する図である。 同じスクランブルコードの使用を検出するときにセルラ無線システムにおいて実行されるステップを示すフローチャートである。

図１には、セルラ無線システム１００の概要図が示されている。システム１００は、システム１００が無線アクセスを提供する地理的領域をカバーする複数のマクロセル１０１を有している。各セル１０１は不図示ではあるが無線基地局と関係付けられ、その無線基地局は無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１０３と通信する。次にＲＮＣはコアネットワーク（ＣＮ）１０５に接続されている。マクロセル１０１に加えて、複数のマクロセル１０１の中には複数の小さなセル１０７も存在する。小さなセルは小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局の展開により形成される。小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局はエンドユーザが構成設定可能であり、それが適当であると思われる場所ならどこでもエンドユーザによって展開される。通常、そのような小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局は家庭などに展開される。

上述のように、もし、そのような小さなセルの無線基地局が２つ以上互いに近接して展開され、同じスクランブルコードで構成設定されたなら問題が生じる。そのようなシナリオが図２で描かれている。図２では、２つの無線基地局２０１、２０３が互いに近接してインストールされ、２つの無線基地局２０１、２０３のカバレッジ領域が少なくとも部分的には重複するようになっている。もし、２つの無線基地局２０１、２０３が同じスクランブルコードで構成設定されたなら、両方の無線基地局２０１と２０３から到達範囲内に位置したユーザ機器２０５は無線基地局２０１、２０３に同時にアクセスが可能である。これは望ましいことではない。なぜなら、深刻な干渉を引き起こすからである。

本発明の１つの実施例に従えば、小さなカバレッジ領域をもつ各無線基地局２０１、２０３はインストールモードのような特別なモードに設定される。インストールモードでは、特定のシステム情報が、小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局が２つ以上、同じスクランブルコードを用いるように構成設定されたネットワークでの検出を可能するように同報される。

例えば、その検出は、小さなカバレッジ領域をもつ、２つ以上の無線基地局を用いて同時にネットワークにアクセスすることを試みるＵＥに基づいている。無線基地局をインストールモードに設定するためのトリガ機構は、例えば、無線基地局の初期インストール時やエンドユーザが運用者の顧客サービスに電話するといった何らかの適切なイベントであると良く、無線基地局で知覚できる問題があることを示す。１つの実施例では、監視機能を無線基地局に含ませ、その無線基地局が小さなセルの構成設定で問題が生じた可能性があることを示すことができる。１つの実施例では、小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局がスイッチオンされ、所定の時間の間、起動され続ける度ごとに、インストールモードが起動される。これは無線基地局が移動した場合には利点がある。他の実施例に従えば、インストールモードは連続的にアクティブ状態であっても良く、或いは、周期的にトリガされても良い。さらに別の実施例では、インストールモードは、例えば、顧客の不満が運用者に届くか、或いは、ネットワークの監視機能が問題発生の可能性を検出したなら、他のネットワークモード、例えば、ＲＮＣなどから起動されても良い。

１つの代表的な実施例では、小さなカバレッジ領域をもつ無線基地局を検出するときに一度、ＵＥが所定の動作、例えば、ロケーション更新（Location Update）或いはアタッチ（Attach）を実行しようと試みているときに、インストールモードが用いられる。例えば、次のステップが、小さなセルの無線基地局の初期インストールの一部として実行されると良い。小さなセルの無線基地局は、その小さなセルの無線基地局をスイッチオフしたり、それから再びスイッチオンするエンドユーザによってインストールモードに設定される。同じようにして、ＵＥは、そのＵＥをスイッチオフしたり、それから再びスイッチオンすることによりアタッチ（Attach）を実行するようにトリガされる。

ＵＥをオン／オフする別の可能性は、マクロネットワークと比べて異なるロケーションエリア識別子（ＬＡＩ）と異なるルーティングエリア識別子（ＲＡＩ）をもつ小さなセルの無線基地局２０１、２０３に基づいている。なぜなら、このことがアクセス制御機構にとにかく必要とされるからである。その原理とは、ＵＥが小さなセルを検出し、それにアクセスすることを試みるときはいつでも、小さなセルにおけるシステム情報の一部として同報されるＬＡＩとＲＡＩとを読み出すことにある。ＬＡＩ／ＲＡＩはマクロネットワークに比べて異なるので、ＵＥにおける上位のモビリティ管理レイヤはロケーション更新とルーティングエリア更新手順との開始を小さなセルを介してトリガをかける。それから、これによりネットワークに向かうアクセスの試行が始まり、同じスクランブルコードを用いて多数のフェムトセルを検出するために用いられる。

これらの手順のいずれかがＵＥの上位レイヤによりトリガをかけられると、ＲＲＣレイヤ接続が確立される。ＲＲＣ要求接続はＵＥの下位レイヤにトリガをかけて物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）におけるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）手順を実行する。ＲＡＣＨ手順の基本的な原理は、ＵＥがシステム情報ブロック６（ＳＩＢ６）のようなシステム情報における関連情報を読出し、この情報に基づいてＵＥがネットワークに向かうＲＡＣＨ手順の実行の方法を知る。ＲＡＣＨ手順の最初の部分は通常、ＵＥがプリアンブルをＰＲＡＣＨチャネルでネットワークに送信することから成り立っている。ＵＥがネットワークから何の応答も受信しないなら、電力ランピング（増進）方法が適用され、ＵＥはプリアンブルの次の送信のために用いられる送信電力を増加させる。

プリアンブルは通常は４０９６チップから成り立つ短い信号であり、４０９６チップは１６チップの長さのアダマール符号の２５６回の繰り返しである。ＳＩＢ６は、スクランブルコードのために定義された１６アダマール符号のどれが、そのセルで許可されるのかについての情報を含んでいる。ＵＥはランダムに許可されるアダマール符号の１つを選択し、それがプリアンブルのためのベースとして用いられる。加えて、そのセルスクランブルコードは最後のプリアンブルを創成するのに用いられる。

ＲＡＣＨチャネルは複数のアクセススロットに分割され、ＵＥはこれらアクセススロットの１つを（ユニバーサル）加入者識別モジュール（Ｕ）ＳＩＭ、即ち、ＵＥにインストールされそのモジュールの加入についての情報を格納する（Ｕ）ＳＩＭカードに格納されたアクセスクラス（ＡＣ）情報に基づいて選択する。典型的なＷＣＤＭＡセルラ無線ネットワークでは、１６個の異なるＡＣが存在し、全てのＵＥはランダムに“０”〜“９”のＡＣに分割され、“０”と“９”の間で選択されたＡＣが（Ｕ）ＳＩＭに格納される。ＡＣ“１０”は、緊急呼が許可されているかどうかを示すために用いられ、残りのＡＣ、即ち、ＡＣ“１１”〜ＡＣ“１５”は運用者や監督庁の使用のために指定される。それ故に、主要な原理とは、ＵＥが通常はランダムに複数のＡＣ間で分割され、アクセススロットの選択がさらに、２つのＵＥが同じ署名を選択し、同じプリアンブルを構築し、同じＡＣに属し、同じアクセススロットを選択し、それに加えて全く同じ時間に送信するという衝突の可能性を低くするためになされる。

ＳＩＢ６はまた、プリアンブルの送信のために用いられる初期送信電力についての異なる情報も示す。図３はＷＣＤＭＡに対して標準化されたＲＡＣＨ手順に通常の原理を示している。

インストールモードにあるとき、ＵＥは、ＵＥにより提出されるプリアンブルが、同じスクランブルコードを用いるように構成設定され、２つ以上の異なる小さなセルの無線基地局により検出され、全ての小さなセルの無線基地局が、ＵＥにより上位レイヤメッセージを提出するようにさせ、例えば、２つの小さなセルの無線基地局がこれを受信するＡＩＣＨで取得インジケータ（ＡＩ）を提出し、これら２つの小さなセルの無線基地局を制御するＲＮＣが異なる小さなセルの無線基地局からの同時アクセスを検出し、これに応じて、即ち、検出された多元アクセスの結果として、小さなセルの無線基地局の内の１つの再構成設定を開始するようにＲＡＣＨ手順を実行するように設定される。

代表的な実施例では、インストールモードにあるとき、次の設定がＳＩＢ６のために用いられても良い。通常の動作モードに対する相違点だけ説明する。プライマリＣＰＩＣＨ送信電力ＩＥが可能な最大値、或いは、別の高い値を示すように設定され、一定の値のＩＥも可能な最大値、或いは、別の高い値を示し、長い到達距離を達成するように設定される。

図４には、第１の小さなセルの無線基地局４０１がいつ、ここで説明する方法のいずれかを用いてインストールモードに設定され、ＵＥ４０３がスイッチオフ／オンされ、即ち、電力サイクルが小さなセルの無線基地局４０１の近くで実行されるのかを例示する代表的な手順が示されている。小さなセルの無線基地局４０１に加えて、第２の小さなセルの無線基地局４０５もＵＥ４０３の到達範囲の中に位置している。

まずステップ４３１では、小さなセルの無線基地局４０１は上述したイベントのいずれか１つのような何らかの適切なトリガイベントによりインストールモードに設定される。例えば、１実施例に従えば、エンドユーザはインストール手順に積極的に参入できる。例えば、小さなセルの無線基地局４０１の初期インストールの間に、小さなセルの無線基地局４０１では自動的にインストールモードに入り、さらに、エンドユーザはＵＥ４０３をスイッチオフしたりスイッチオンしたりすると良い。他の実施例では、エンドユーザが発呼を開始するまでインストールモードが起動される。

ステップ４３３で、ＵＥ４０３がスイッチオンされると、ステップ４３１におけるように小さなセルの無線基地局は既にインストールモードにあり、ＵＥ４０３はステップ４３５において小さなセルの無線基地局４０１の展開によって生成されるセルにおける関連システム情報を読み出す。このシステム情報はインストールモードについての特別な設定をもつＳＩＢ６を含むことができる。次に、ＵＥはアタッチ（Attach）とロケーション更新（Location Update）との内の少なくともいずれかの手順を実行し、ＲＡＣＨ手順４３７を開始する。ＳＩＢ６におけるＰＲＡＣＨ ＳＩはＵＥ４０３が非常に高い値或いは可能な最大送信電力で初期のプリアンブルを送信することになることを示す。これに応じて、ＵＥ４０３は示された送信電力で送信を行なう。

第１の小さなセルの無線基地局４０１以外の別の小さなセルの無線基地局、例えば、小さなセルの無線基地局４０５によりプリアンブルが検出される場合、両方の小さなセルの無線基地局はＡＩＣＨでＡＩを送信するであろう。そのとき、ＵＥ４０３はステップ４３９において、ＡＩの受信後にRRC CONNECTION REQUESTを送信し、このメッセージはまた両方の小さなセルの無線基地局によっても受信され、小さなセルの無線基地局４０１と４０５を制御するＲＮＣ４０７に転送される。

次に、ステップ４４１ではＲＮＣ４０７は同じＩＭＳＩが２つの異なる小さなセルの無線基地局を介して同時に或いは時間的には非常に近接してＲＲＣ接続を確立しようと試みていることを検出する。そのとき、ステップ４４３でＲＮＣは、小さなセルの無線基地局の１つ、この例では無線基地局４０１を介してＲＲＣ接続セットアップを継続する。また、ステップ４４１における検出に応じて、ステップ４４５ではＲＮＣ４０７は、小さなセルの無線基地局４０１、４０５の少なくとも１つ、この例では無線基地局４０５に対するスクランブルコードの変更を開始する。

ＩＭＳＩが用いられておらず、その代わりにＴＭＳＩが用いられている場合、ＲＮＣ４０７はそのような状況において同じＴＭＳＩが同じスクランブルコードで構成設定された２つの異なる小さなセルの無線基地局から同時に或いは時間的に非常に近接して受信されたかどうかを検出できる。

従って、もしＲＮＣ４０７が、カバレッジが重複する２つ以上の異なる小さなセルの無線基地局によって同じスクランブルコードが用いられていたことを検出する（４４１）なら、できるだけ速く、これら小さなセルの無線基地局の１つ以上の無線基地局は別のスクランブルコード、即ち、マクロネットワークの走査の間に基地局により検出されなかったスクランブルコードで構成設定されるように設定される。また、用いられていないスクランブルコードについての知識は、小さなセルの無線基地局にアクセスしているＵＥが対応するＲＮＣにレポートするように構成設定された現在の周波数での未知のセルの検出に基づいていても良い。

ここで説明した方法とシステムを用いて、多数の小さなセルの無線基地局が互いに近接してインストールされ、同じスクランブルコードを用いるように構成設定されたときに、これら小さなセルの無線基地局を動的に検出し、また動的に再構成設定することが可能である。本発明についてＷＣＤＭＡシステムで用いられる用語を用いてほとんど説明したが、同様のアプローチがＧＳＭやＬＴＥのような他のセルラ無線システム標準にも適用できる。ＬＴＥの場合、標準化された集中型の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の制御装置はなく、関連する機能はｅＮｏｄｅＢに含まれる。このことは、１つ以上の小さなセルの無線基地局において１つのＵＥからの多数のアクセスを容易に検出できる標準化されたＲＡＮノードがないことを意味する。しかしながら、この発明で説明した原理は、全ての小さなセルの無線基地局が異なるアクセスの試みを非標準のネットワークノードにレポートし、小さなセルの無線基地局がこの発明で説明したようなインストールモードに設定されるときに、その非標準のネットワークノードに対して用いられる。加えて、アクセス試行についてのレポートはネットワーク、例えば、非標準のネットワークノードから制御される。

Claims (13)

1. セルラ無線システムへの無線アクセスを提供する小さなセルの無線基地局（４０１）に対するスクランブルコードを構成設定する方法であって、
   前記小さなセルの無線基地局に接続された無線ネットワーク制御装置において、ユーザ機器が前記小さなセルの無線基地局を介して前記セルラ無線システムと少なくとも１つの別の小さなセルの無線基地局とにアクセスしていることを検出する工程（４４１）と、
   そのような検出がなされたとき前記少なくとも１つの別の小さなセルの無線基地局によって用いられていない別のスクランブルコードに前記小さなセルの無線基地局を再構成設定する工程（４４５）とを有することを特徴とする方法。
2. 前記小さなセルの無線基地局を、通常の動作モードにあるときとは異なるセルパラメータの同報を提供するインストールモードへと設定する工程（４３１）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 初期の伝送電力に関係したパラメータは、前記小さなセルの無線基地局が前記インストールモードにあるときには、高い値に設定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記インストールモードは予め定義されたイベントによってトリガされることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記インストールモードは、別のネットワークノード、特に、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）（４０７）からトリガされることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記インストールモードは所定の時間の後にディアクティベートされることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. セルラ無線システム（１００）への無線アクセスを提供する小さなセルの無線基地局（４０１）に対するスクランブルコードを構成設定するように適合された無線ネットワーク制御装置（４０７）であって、
   前記無線ネットワーク制御装置は、
   ユーザ機器（４０３）が前記小さなセルの無線基地局を介して前記セルラ無線システムと、そして、少なくとも１つの別の小さなセルの無線基地局（４０５）とにアクセスしていることを検出するように適合され、
   更に、ユーザ機器が前記小さなセルの無線基地局を介して前記セルラ無線システムと、そして、少なくとも１つの別の小さなセルの無線基地局とにアクセスしていることを検出するとき、前記少なくとも１つの別の小さなセルの無線基地局によって用いられていない別のスクランブルコードに前記小さなセルの無線基地局を再構成設定するよう適合されていることを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
8. 無線アクセスを提供する小さなセルの無線基地局（２０１，２０３）を複数、有するセルラ無線システム（１００）であって、前記小さなセルの無線基地局に接続された無線ネットワーク制御装置（４０７）を有し、
   前記無線ネットワーク制御装置は、
   ユーザ機器が少なくとも２つの小さなセルの無線基地局を介して同時に前記セルラ無線システムにアクセスしていることを検出するように適合され、
   更に、そのような検出時には、前記少なくとも２つの小さなセルの無線基地局のいずれによっても用いられていない別のスクランブルコードに少なくとも１つの小さなセルの無線基地局を再構成設定するよう適合されていることを特徴とするシステム。
9. 小さなセルの無線基地局を通常の動作モードにあるときとは異なるセルパラメータの同報を提供するインストールモードに設定する手段（４０１）をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記小さなセルの無線基地局が前記インストールモードにあるときには、初期の伝送電力に関係したパラメータが高い値に設定されることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記インストールモードは予め定義されたイベントによってトリガされることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシステム。
12. 前記インストールモードは、別のネットワークノード、特に、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）（４０７）からトリガされることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記インストールモードを所定の時間の後にディアクティベートする手段（４０１）をさらに有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。

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