JP5141831B2 - 移動体通信システム、基地局装置及び無線周波数変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システム、基地局装置及び無線周波数変更方法に関する。

近年、半径数十m程度の狭い通信可能エリアを持つ基地局装置が開発されている。このような狭い通信可能エリアを持つ基地局装置は、フェムト基地局装置と呼ばれる。一方、広範囲な通信可能エリア（例えば、半径数百mから十数kmの通信可能エリア）を持つ基地局装置は、マクロ基地局装置と呼ばれる。
マクロ基地局装置からの電波が届き難い場所にフェムト基地局装置が設置されることにより、携帯電話のような移動局装置が通信可能なエリアが広がる。また多数のフェムト基地局装置が設置されることにより、一つの基地局装置と接続される移動局装置の数が減少する。そのため、一つの移動局装置に対して割り当てられる無線リソースが増えるので、通信速度が向上し、その結果として移動局装置のユーザに対する通信サービスが向上される。
また、フェムト基地局を宅内に設置し、特定ユーザ向けにプライベートな回線を割り当てることで、特定ユーザがその回線を占有利用できる通信サービスを提供することも可能である。

フェムト基地局装置を設置する場合には、その設置場所周辺において電波干渉が生じることを防ぐために、フェムト基地局装置が使用する無線周波数は、できるだけフェムト基地局装置周囲のマクロ基地局装置が使用する無線周波数と異なるように設定される。しかし、集合住宅のように、多数のフェムト基地局装置が密集して設置された場所では、電波干渉が発生しないようにフェムト基地局装置が使用する無線周波数を選択することが困難な場合がある。また、マクロ基地局装置により設定された、フェムト基地局装置の周囲をカバーするマクロセル内の輻輳の発生状況によって、電波干渉が発生し易くなることがある。さらに、あるフェムト基地局装置において、電波干渉が発生することを防ぐように無線周波数が選択されたとしても、フェムト基地局装置の運用中に電波干渉が発生することもある。例えば、マクロ基地局装置と無線接続されている移動局装置がフェムト基地局装置の近くへ移動したり、フェムト基地局装置と無線接続されている移動局装置が移動することによって電波状態が変化することがある。このような場合に、移動局装置または何れかの基地局装置において電波干渉が生じ得る。

電波干渉が生じると、移動局装置または基地局装置において受信される電波の品質は劣化するので、移動局装置または基地局装置は受信した無線信号を再生できなくなるおそれがある。その結果として、移動局装置と基地局装置の無線接続が切断されたり、通信のスループットが低下したり、あるいは移動局装置が受信した音声の品質が劣化するおそれがある。

そこで、このような電波干渉を低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、そのような公知技術の一例では、マクロセル基地局と接続されている他の移動局からの電波により、マイクロセル基地局と接続されている移動局において干渉が生じる場合、移動局は、現在使用している周波数帯域とは異なる周波数帯域にハンドオフされる。あるいは、移動局は、マクロセル基地局が設定するマクロセルとマイクロ基地局が設定するマイクロセルとの間でハンドオフされる。

特開平９−２４７０７９号公報

しかし、フェムト基地局装置は、装置を小型化するために、一つのセルのみを設定する、すなわち、同時に使用可能な無線周波数を一つしか有さないことがある。このような場合、従来技術のように、フェムト基地局装置は、特定の無線周波数を用いて無線接続されている移動局装置が存在すると、使用する無線周波数を切り替えることはできない。また、干渉により電波状態が劣化したときに、フェムト基地局装置を介して通信している移動局装置がマクロ基地局装置へハンドオーバすると、マクロ基地局装置の負荷が増大してしまい、通信効率が低下するおそれがある。そこで、通信効率を向上するためには、各基地局装置の負荷を均等化するために、元々フェムト基地局装置と無線接続されていた移動局装置は、フェムト基地局装置の通信可能エリアに位置する限り、フェムト基地局装置を介して通信することが望ましい。

そこで本明細書は、移動局装置をマクロ基地局装置よりもフェムト基地局装置に対して優先的に無線接続させつつ、電波干渉を低減できる移動体通信システム、基地局装置及び無線周波数変更方法を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、移動体通信システムが提供される。この移動体通信システムは、第１のセルを設定する第１の基地局装置と、第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する第２の基地局装置とを有する。そして第１の基地局装置は、第１の基地局装置または第２の基地局装置が自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化したと判定すると、第１のセルに属し、自装置と無線接続されている第２の移動局装置の識別情報を記憶するとともに、第２の移動局装置を第２のセルへハンドオーバさせ、第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数をその第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、第２の基地局装置へ第２の移動局装置の識別情報及び第２の無線周波数を示す情報を含むメッセージを送信する。
第２の基地局装置は、そのメッセージを受信すると、メッセージに含まれる識別情報により特定される第２の移動局装置へ第２の無線周波数を通知することにより、第２の移動局装置を第１のセルへハンドオーバさせる。

他の実施形態によれば、第１のセルを設定する基地局装置が提供される。この基地局装置は、第１のセルに属し、自装置と無線接続されている移動局装置の識別情報を記憶する記憶部と、第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する他の基地局装置から、第１のセルにおいて使用する無線周波数を切り替えることを指示する第１のメッセージを受信すると、移動局装置を、第２のセルへハンドオーバさせる通信制御部と、第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数を、その第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、第２の無線周波数を表す情報及び第２のセルへハンドオーバさせた移動局装置の識別情報を含み、その移動局装置を第１のセルへ再度ハンドオーバさせることを指示する第２のメッセージを生成する周波数再選択部と、第２のメッセージを他の基地局装置へ送信するネットワーク信号処理部とを有する。

さらに他の実施形態によれば、第１のセルを設定する基地局装置が提供される。この基地局装置は、自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化しているか否かを判定する通信状態判定部と、第１の移動局装置との通信状態が劣化している場合、第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する他の基地局装置へ、第２のセルにおいて使用する第１の無線周波数を変更すること及び他の基地局装置と無線接続されている第２の移動局装置を第１のセルへハンドオーバさせることを指示する第１のメッセージを生成する周波数再選択指示部と、第１のメッセージを他の基地局装置へ送信するネットワーク信号処理部と、第２の移動局装置が第１のセルへハンドオーバした後に、他の基地局装置から第２のセルにおいて使用する第２の無線周波数を示す情報及び第２の移動局装置の識別情報を含む第２のメッセージを受信すると、その第２のメッセージに含まれる識別情報により特定される第２の移動局装置へ第２の無線周波数を通知することにより、第２の移動局装置を第２のセルへ再度ハンドオーバさせる通信制御部とを有する。

さらに他の実施形態によれば、第１のセルを設定する第１の基地局装置と、第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する第２の基地局装置とを有する移動体通信システムにおける無線周波数変更方法が提供される。この無線周波数変更方法において、第１の基地局装置または第２の基地局装置は、自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化したか否か判定する。そして第１の基地局装置は、第１の基地局装置または第２の基地局装置が第１の移動局装置との通信状態が劣化したと判定すると、第１のセルに属し、第１の基地局装置と無線接続されている第２の移動局装置の識別情報を記憶するとともに、その第２の移動局装置を第２のセルへハンドオーバさせ、第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数をその第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、第２の基地局装置へ、第２の移動局装置の識別情報及び第２の無線周波数を示す情報を含むメッセージを送信する。
第２の基地局装置は、そのメッセージを受信すると、メッセージに含まれる識別情報により特定される第２の移動局装置へ第２の無線周波数を通知することにより、第２の移動局装置を第１のセルへハンドオーバさせる。

本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示された移動体通信システム、基地局装置及び無線周波数変更方法は、移動局装置をマクロ基地局装置よりもフェムト基地局装置に対して優先的に無線接続させつつ、電波干渉を低減できる。

図１は、一つの実施形態による移動体通信システムの概略構成図である。 図２は、無線周波数変更処理の動作シーケンス図である。 図３は、無線周波数変更処理の動作シーケンス図である。 図４は、周波数再選択指示メッセージの概略を示す図である。 図５は、周波数再選択完了通知メッセージの概略を示す図である。 図６は、無線周波数変更前の各セルと移動局装置の配置の一例を示す図である。 図７は、遷移先候補セルへ移動局装置がハンドオーバした後における、各セルと移動局装置の配置の一例を示す図である。 図８は、無線周波数変更後の各セルと移動局装置の配置の一例を示す図である。 図９は、無線周波数変更後にフェムトセルへ移動局装置がハンドオーバした後における、各セルと移動局装置の配置の一例を示す図である。 図１０は、マクロ基地局装置の概略構成図である。 図１１は、マクロ基地局装置の制御部のブロック図である。 図１２は、フェムト基地局装置の概略構成図である。 図１３は、フェムト基地局装置の制御部のブロック図である。 図１４は、周波数再選択処理の動作フローチャートである。 図１５は、移動局装置の概略構成図である。

以下、図を参照しつつ、一つの実施形態による、移動体通信システムについて説明する。
この移動体通信システムでは、フェムト基地局装置が設定するフェムトセルのエリアは、マクロ基地局装置が設定する何れかのマクロセルのエリアと少なくとも部分的に重複している。そして、この移動体通信システムは、マクロ基地局装置、フェムト基地局装置及び移動局装置の何れかで電波干渉による通信状態の劣化が生じた場合、フェムト基地局装置と無線接続されている全ての移動局装置を、フェムトセルから一旦マクロセルへハンドオーバさせる。その後、フェムト基地局装置が移動局装置との通信に使用する無線周波数を変更した後、マクロセルへハンドオーバされた各移動局装置は、フェムトセルへ再度ハンドオーバされる。
なお、この移動体通信システムは、例えば、第３世代パートナーシッププロジェクト(Third Generation Partnership Project、3GPP)により標準化が進められている通信規格であるロング・ターム・エボリューション(Long Term Evolution、LTE)に準拠したものとする。

図１は、一つの実施形態による移動体通信システムの概略構成図である。移動体通信システム１は、マクロ基地局装置２と、フェムト基地局装置３と、上位ノード装置４と、移動局装置５、６を有する。各基地局装置は、それぞれ、通信ネットワークを介して上位ノード装置４と接続されている。またマクロ基地局装置２とフェムト基地局装置３は、互いに直接通信可能となっている。なお、図１では、例示として、移動体通信システム１には、１台のマクロ基地局装置及び１台のフェムト基地局装置が含まれる。しかし、移動体通信システム１に含まれるマクロ基地局装置及びフェムト基地局装置の数は、それぞれ１台に限られない。また移動体通信システム１に含まれる移動局装置の数も２台に限られない。

マクロ基地局装置２は、移動局装置５、６と上位ノード装置４間の通信を中継する装置である。マクロ基地局装置２は、例えば、LTEにおけるEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) NodeB(eNB)に対応する。
フェムト基地局装置３も、移動局装置５、６と上位ノード装置４間の通信を中継する装置である。フェムト基地局装置３も、例えば、LTEにおけるeNBに対応する。
上位ノード装置４は、移動局装置５、６とコアネットワーク間の通信を中継する装置である。上位ノード装置４は、例えば、LTEにおけるMobility Management Entity(MME)または／及びServing Gateway(S-GW)に対応する。

移動局装置５、６が、何れかの基地局装置の通信可能エリアに進入すると、移動局装置５、６は、その通信可能エリアをカバーする基地局装置と無線通信可能になる。そして移動局装置５、６が、無線通信可能となった基地局装置と無線接続されると、移動局装置５、６から送信されたアップリンクデータは、基地局装置を介して上位ノード装置４へ送られる。上位ノード装置４は、受け取ったアップリンクデータをルーティングし、例えば、コアネットワークを介して別の上位ノード装置（図示せず）へ送信する。また上位ノード装置４は、別の上位ノード装置からコアネットワークを介して受信したダウンリンクデータを、移動局装置５、６と無線接続されている基地局装置を介して、移動局装置５、６へ送信する。
例えば、図１では、移動局装置５は、フェムト基地局装置３と無線接続されており、一方、移動局装置６は、マクロ基地局装置２と無線接続されている。

ここで、マクロ基地局装置２は、相対的に広い通信可能エリア（例えば、半径数百mから十数km）を有する。そしてマクロ基地局装置２は、自装置の通信可能エリアを複数のセクタに分割する。なお、マクロ基地局装置２は、自装置の通信可能エリア全体を一つのセクタとしてもよい。マクロ基地局装置２は各セクタに対して１以上の無線周波数を割り当てることで、１個のセクタに対して１以上のセルを設定する。
これに対し、フェムト基地局装置３は、マクロ基地局装置が有する通信可能エリアよりも狭い通信可能エリア（例えば、半径数十m）を有し、例えば、屋内あるいは地下構内に設置される。そしてフェムト基地局装置３は、自装置の通信可能エリア全体で１種類の無線周波数を使用することにより、自装置の通信可能エリア全体を１個のセルとする。

また図１に示されるように、マクロ基地局装置２が設定するセル２０１がカバーするエリアは、フェムト基地局装置３が設定するセル３０１がカバーするエリアと少なくとも部分的に重複している。
そのため、マクロ基地局装置２とフェムト基地局装置３が、同一の無線周波数を持つ無線信号を用いて移動局装置と通信する場合、移動局装置、フェムト基地局装置またはマクロ基地局装置において、他の装置が送信した無線信号同士が電波干渉を生じる可能性がある。
そこで、移動体通信システム１では、マクロ装置２が電波干渉による通信状態の劣化を検知すると、フェムト基地局装置３が通信に使用する搬送波の無線周波数を変更する無線周波数変更処理が実行される。

図２及び図３は、移動体通信システム１における、無線周波数変更処理の動作シーケンス図である。
マクロ基地局装置２は、フェムト基地局装置３が無線周波数を変更するためのトリガとして、無線通信状態の劣化判定条件が満たされるか否か判定する（ステップＳ１０１）。
マクロ基地局装置２は、例えば、自装置と無線接続されている移動局装置６から受信した、通信状態を表す信号に基づいて、無線通信状態が劣化したか否か判定する。マクロ基地局装置２は、例えば、劣化判定条件として、以下の３種類の条件を用いる。そしてマクロ基地局装置２は、何れか一つの条件でも満たされると、劣化判定条件が満たされたと判定する。

（ａ）劣化判定条件１：マクロ基地局装置２と無線接続されている移動局装置が呼制御に失敗する
マクロ基地局装置２は、自装置と無線接続されている移動局装置６から、呼制御シーケンスにおいて異常が生じたことを示すメッセージを受信した場合、この条件を満たすと判定する。なお、異常が生じたことを示すメッセージには、例えば、Radio Resource Control(RRC)プロトコルのConnection Reconfiguration Failure、Connection Reestablishment Reject、Handover Preparation Failure、Handover Failure等が含まれる。

（ｂ）劣化判定条件２：移動局装置からの品質劣化報告値が閾値よりも劣化度合いが高い値となる
マクロ基地局装置２は、自装置と無線接続されている移動局装置６から通知された、マクロ基地局装置２から受信する電波の品質を表す電波品質報告パラメータが所定の閾値よりも電波品質が劣化していることを示す値であれば、この条件を満たすと判定する。
なお、電波品質報告パラメータは、例えば、共通パイロットチャネル(Common Pilot Channel、CPICH)のEc/N0またはReceived Signal Code Power（RSCP）、若しくはPathloss等のパラメータとすることができる。これらのパラメータは、RRCプロトコルに従って移動局装置から基地局装置へ送信されるMeasurement Reportメッセージに含まれる。
また閾値は、マクロ基地局装置２あるいはフェムト基地局装置３が設置された地域でのサービス状況に応じて可変に設定することができる。例えば、これらの閾値は、マクロ基地局装置２あるいはフェムト基地局装置３が設置された地域において提供される通信サービスにおける最低限度の通信速度を達成するための電波品質に相当する値とすることができる。一例として、CPICH Ec/N0に対する閾値は、35[dB]とすることができる。またCPICH RSCPに対する閾値は、例えば、-50[dB]とすることができる。さらに、Pathlossに対する閾値は、例えば、60[dB]とすることができる。

（ｃ）劣化判定条件３：マクロ基地局装置２が管理する呼制御の失敗率が許容値を越える
例えば、マクロ基地局装置２は、移動局装置６から、一定期間内に、呼制御の種類ごとに、関連するメッセージを受信した回数と、呼制御に失敗したことを示す異常メッセージを受信した回数を自装置が有する記憶部に記憶しておく。そしてマクロ基地局装置２は、呼制御の種類ごとに、呼制御に失敗したことを示す異常メッセージを受信した回数がその呼制御に関するメッセージを受信した回数に占める比率が所定の許容失敗率を超えたとき、この条件を満たすと判定する。
所定の許容失敗率は、マクロ基地局装置２あるいはフェムト基地局装置３が設置された地域でのサービス状況に応じて可変に設定することができる。一例として、所定の許容失敗率は、呼の発信に対して1%、ハンドオーバに対して2%とすることができる。また一定期間は、例えば、直近の１分間とすることができる。

なお、マクロ基地局装置２は、上記以外の劣化判定条件を採用してもよい。例えば、マクロ基地局装置２は、一定期間内に受信した、劣化判定条件２で参照される電波品質報告パラメータの値が所定の閾値よりも劣化したことを示す回数が所定回数以上になったとき、劣化判定条件が満たされると判定してもよい。また、マクロ基地局装置２は、自装置と無線接続されている何れかの移動局装置から受信した信号品質が所定の閾値よりも低い場合に、劣化判定条件が満たされたと判定してもよい。なお、信号品質は、例えば、信号対干渉比（Signal-to-Interference Ratio、SIR）とすることができる。また所定の閾値は、例えば、移動局装置との無線接続を維持するための信号品質の最小値とすることができる。さらに、マクロ基地局装置２は、上記の劣化判定条件のうち、何れか一つまたは二つのみを用いてもよい。

無線通信状態の劣化判定条件が満たされていない場合（ステップＳ１０１−Ｎｏ）、マクロ基地局装置２は、ステップＳ１０１の処理を繰り返し実行する。
一方、無線通信状態の劣化判定条件が満たされた場合（ステップＳ１０１−Ｙｅｓ）、電波干渉が生じている可能性がある。そこでマクロ基地局装置２は、無線通信状態が劣化した移動局装置との通信に利用される無線周波数と同一の無線周波数を利用するフェムト基地局装置３が周辺に存在するか否か判定する（ステップＳ１０２）。例えば、マクロ基地局装置２は、起動時に、予め自装置が設定する何れかのセルのエリアと少なくとも一部が重複するセルを設定するフェムト基地局装置３のセル情報を、予め上位ノード装置４から取得する。なおセル情報は、フェムト基地局装置３が設定するセルの識別情報、そのセルのエリアを示す情報、及びそのセルにおいて使用される無線周波数情報を含む。そしてマクロ基地局装置２は、自装置の記憶部にそのフェムト基地局装置３のセル情報を記憶しておく。マクロ基地局装置２は、フェムト基地局装置３のセル情報を参照することにより、フェムト基地局装置３が使用する無線周波数を特定する。その特定された無線周波数が、通信状態の劣化判定条件の判定に用いられた信号を送信した移動局装置が属しているセルで用いられている無線周波数と一致すれば、マクロ基地局装置２はフェムト基地局装置３が周辺に存在すると判定できる。

なお、マクロ基地局装置２は、通信状態の劣化判定条件が満たされる度に、上位ノード装置４へ、フェムト基地局装置のセル情報を問い合わせてもよい。この場合、マクロ基地局装置２は、例えば、自装置の識別情報及び設置位置を示す情報を上位ノード装置４へ送信する。上位ノード装置４は、マクロ基地局装置２の設置位置と、各フェムト基地局装置の設置位置間の距離が所定値未満のフェムト基地局装置を特定する。そして上位ノード装置４は、特定されたフェムト基地局装置のセル情報を、マクロ基地局装置２へ返信すればよい。なお所定値は、例えば、マクロ基地局装置２が移動局装置と通信可能な最大距離とフェムト基地局装置３が移動局装置と通信可能な最大距離の和とすることができる。

フェムト基地局装置３が周辺に存在しない場合（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、フェムト基地局装置３からの電波が通信状態を劣化させた原因ではないので、マクロ基地局装置２は、無線周波数変更処理を終了する。
一方、フェムト基地局装置３が周辺に存在する場合（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、フェムト基地局装置３からの電波、またはフェムト基地局装置３と無線接続された移動局装置５からの電波が電波干渉を生じさせて、通信状態が劣化している可能性がある。そこでマクロ基地局装置２は、自装置が設定したセルの中から、フェムト基地局装置３と無線接続されている移動局装置５と一時的に無線接続するための遷移先候補セルを１以上選択する（ステップＳ１０３）。

マクロ基地局装置２は、遷移先候補セルの識別情報を含む周波数再選択指示メッセージを生成する。そしてマクロ基地局装置２は、X2インターフェースに従って、フェムト基地局装置３へ周波数再選択指示メッセージを送信する（ステップＳ１０４）。

図４は、周波数再選択指示メッセージの概略を示す図である。周波数再選択指示メッセージ４００は、メッセージ送信元のマクロ基地局装置のネットワークアドレス４０１と、遷移先候補セルの総数４０２と、各遷移先候補セルの識別情報４０３とを含む。なお、周波数再選択指示メッセージは、遷移先候補セルの識別情報とともに、遷移先候補セルで使用される無線周波数を含んでもよい。

再度図２を参照すると、フェムト基地局装置３は、周波数再選択指示メッセージを受信した後、遷移先候補セルの識別情報及び遷移先候補セルで使用される無線周波数情報を含む電波品質測定指示メッセージを生成する。
例えば、フェムト基地局装置３は、自装置が設定するセルの通信エリアと少なくとも一部が重複する、マクロ基地局装置２が設定するマクロセルに関する情報であるマクロセル情報を参照することにより、遷移先候補セルで使用される無線周波数を特定する。
なおマクロセル情報は、マクロセルを識別するための識別情報、マクロセルのエリアを示す情報、及びマクロセルにおいて使用される無線周波数情報を含む。フェムト基地局装置３は、例えば、起動時あるいは一定の時間間隔で、そのようなマクロセル情報を、上位ノード装置４から取得する。そしてフェムト基地局装置３は、自装置の記憶部にそのマクロセル情報を記憶しておく。
フェムト基地局装置３は、電波品質測定指示メッセージをフェムト基地局装置３と無線接続されている全ての移動局装置５へ送信する（ステップＳ１０５）。この電波品質測定指示メッセージは、例えば、個別制御チャネル（Dedicated Control Channel、DCCH）を通じて送信されるRRCのMeasurement Controlとすることができる。
また、フェムト基地局装置３は、現在無線接続されている各移動局装置５を識別するための情報を自装置の記憶部に記憶する（ステップＳ１０６）。

フェムト基地局装置３と無線接続されている各移動局装置５は、電波品質測定指示メッセージを受信すると、そのメッセージに含まれる遷移先候補セルの無線周波数情報を参照することにより、遷移先候補セルを特定する。そして各移動局装置５は、遷移先候補セルの受信電波状態を測定する（ステップＳ１０７）。例えば、各移動局装置５は、遷移先候補セルにおいてマクロ基地局装置２から送信される同期チャネル（Synchronization Channel、SCH）のリファレンス信号の受信強度に基づいて、SIRを測定する。そして各移動局装置５は、遷移先候補セルへハンドオーバしてもマクロ基地局装置２からダウンリンク信号を受信可能であることを確認する。
そして各移動局装置５は、各遷移先候補セルにおける受信電波状態の測定結果をフェムト基地局装置３へ返信する（ステップＳ１０８）。各移動局装置５は、例えば、Radio Resource Control(RRC)メッセージの一つである、Measurement Reportに測定結果を含め、そのMeasurement Reportをフェムト基地局装置３へ送信する。

フェムト基地局装置３は、受信電波状態の測定結果を受信すると、ハンドオーバを開始するためにHANDOVER RequestコマンドをX2インターフェースに従ってマクロ基地局装置２へ送信する（ステップＳ１０９）。なお、遷移先候補セルが複数ある場合、フェムト基地局装置３は、各移動局装置５からの受信電波品質の測定結果に基づいて、平均的に最も受信電波品質が高い遷移先候補セルを選択する。そしてフェムト基地局装置３は、選択した遷移先候補セルの識別情報をHANDOVER Requestコマンドに含めることにより、マクロ基地局装置２へ選択した遷移先候補セルを通知する。

マクロ基地局装置２は、ハンドオーバの実行を承認する（ステップＳ１１０）。そしてマクロ基地局装置２は、フェムト基地局装置３へ、ハンドオーバの実行を承認したことを示すHandover Request Ackメッセージを返信する（ステップＳ１１１）。フェムト基地局装置３は、Handover Request Ackメッセージを受信すると、移動局装置５へHANDOVER COMMANDを送信する（ステップＳ１１２）。
そしてハンドオーバが実行され（ステップＳ１１３）、フェムト基地局装置３と無線接続されている全ての移動局装置５は、指定された遷移先候補セルを通じてマクロ基地局装置２と無線接続される。

図３に示すように、フェムト基地局装置３は、無線接続されている移動局装置５がなくなると、周波数再選択処理を実行することにより、電波干渉を生じる可能性が最も小さい無線周波数を選択する（ステップＳ１１４）。なお、周波数再選択処理の詳細については後述する。
周波数再選択処理が終了すると、フェムト基地局装置３は、記憶部に記憶されている、周波数再選択指示メッセージ受信時に無線接続されていた全ての移動局装置５の識別情報を読み出す。そしてフェムト基地局装置３は、再選択された無線周波数に対応するセルの情報と各移動局装置５の識別するための情報とが含まれる、周波数再選択処理が終了したことを示す周波数再選択完了通知メッセージを生成する。そしてフェムト基地局装置３は、周波数再選択完了通知メッセージを、X2インターフェースに従ってマクロ基地局装置２へ送信する（ステップＳ１１５）。

図５は、周波数再選択完了通知メッセージの概略を示す図である。周波数再選択完了通知メッセージ５００は、メッセージ送信元のフェムト基地局装置３のネットワークアドレス５０１と、遷移先セル情報５０２と、遷移先セルへハンドオーバさせる移動局装置の総数５０３及び各移動局装置を識別するための呼情報５０４とを含む。なお、遷移先セル情報５０２は、再選択された無線周波数を示す情報と、再選択された無線周波数に対応するセルの識別情報を含む。また呼情報５０４は、移動局装置を識別するための情報であり、移動局装置に対して一意に割り当てられる値である。呼情報５０４は、例えば、International Mobile Subscriber Identity（IMSI）またはTemporary Mobile Subscriber Identity（TMSI）とすることができる。なお、周波数再選択完了通知メッセージ５００は、呼情報５０４として、フェムト基地局装置３と再接続させる移動局装置の電話番号を含んでもよい。

マクロ基地局装置２は、周波数再選択完了通知メッセージを受信すると、遷移先セルの識別情報を含む、遷移先セルに対する電波品質測定指示メッセージを、周波数再選択完了通知メッセージにて指定された各移動局装置５へ送信する（ステップＳ１１６）。またマクロ基地局装置２は、周波数再選択完了通知メッセージに含まれる遷移先セル情報を自装置の記憶部に記憶する。
電波品質測定指示メッセージを受け取った各移動局装置５は、遷移先セルの受信電波状態測定を測定する（ステップＳ１１７）。例えば、各移動局装置５は、遷移先セルにおいてフェムト基地局装置３から送信されるSCHのリファレンス信号の受信強度に基づいて、SIRを測定する。そして各移動局装置５は、遷移先セルへハンドオーバしてもフェムト基地局装置３からダウンリンク信号を受信可能であることを確認する。
各移動局装置５は、受信電波状態の測定結果をマクロ基地局装置２へ返信する（ステップＳ１１８）。各移動局装置５は、例えば、Measurement Reportに測定結果を含め、そのMeasurement Reportを送信する。

マクロ基地局装置２は、各移動局装置５から受信電波状態の測定結果を受信すると、ハンドオーバを開始するために、HANDOVER RequestコマンドをX2インターフェースに従ってフェムト基地局装置３へ送信する（ステップＳ１１９）。
フェムト基地局装置３は、ハンドオーバの実行を承認する（ステップＳ１２０）。そしてフェムト基地局装置３は、マクロ基地局装置２へ、ハンドオーバの実行を承認したことを示すHandover Request Ackメッセージを返信する（ステップＳ１２１）。マクロ基地局装置２は、Handover Request Ackメッセージを受信すると、各移動局装置５へHANDOVER COMMANDを送信する（ステップＳ１２２）。
そしてハンドオーバが実行され（ステップＳ１２３）、一時的にマクロ基地局装置２と無線接続されている全ての移動局装置５は、再度フェムト基地局装置３と無線接続される。
ステップＳ１２３の後、移動体通信システム１は、無線周波数変更処理を終了する。
このように、無線周波数変更処理が終了した後、各移動局装置５は、無線周波数変更処理の開始前において使用されていた無線周波数と異なる無線周波数を持つ搬送波を用いて、フェムト基地局装置３と通信することができる。
なお、上記の動作シーケンスにおいて、ステップＳ１０５、Ｓ１０７及びＳ１０８の処理は省略されてもよい。遷移先候補セルは、マクロ基地局装置２により、無線接続することが容易と推定されるセルとして選択されたものである。そのため、移動局装置が遷移先候補セルの受信電波状態を確認しなくても、遷移先候補セルへのハンドオーバは成功する確率が高いためである。この場合において、遷移先候補セルが複数選択されている場合、フェムト基地局装置３は、それら複数の遷移先候補セルの中から任意に一つの遷移先候補セルを選択する。あるいは、フェムト基地局装置３は、複数の遷移先候補セルを選択してもよい。そしてフェムト基地局装置３は、自装置と無線接続されている複数の移動局装置５を、選択された遷移先候補セルに対して所定個数ずつハンドオーバさせてもよい。同様に、ステップＳ１１６〜Ｓ１１８の処理は省略されてもよい。

図６〜図９を参照しつつ、無線周波数変更処理の具体例を説明する。なお、図６〜図９の各図において、同一または類似する要素に対して同一の参照番号を付した。
図６は、無線周波数変更前の各セルと移動局装置５の配置の一例を示す図である。図６において、フェムトセル６１１は、フェムト基地局装置３が設定するセルである。またマクロセル６０１〜６０４は、それぞれ、マクロ基地局装置２が設定し、かつフェムトセル６１１と少なくとも部分的に重複するセルである。マクロセル６０１では、アップリンク用の搬送波の無線周波数は1940MHzであり、ダウンリンク用の搬送波の無線周波数は2140MHzである。またマクロセル６０２では、アップリンク用の搬送波の無線周波数は1950MHzであり、ダウンリンク用の搬送波の無線周波数は2150MHzである。さらにマクロセル６０３では、アップリンク用の搬送波の無線周波数は1960MHzであり、ダウンリンク用の搬送波の無線周波数は2160MHzである。またマクロセル６０４では、アップリンク用の搬送波の無線周波数は1970MHzであり、ダウンリンク用の搬送波の無線周波数は2170MHzである。
さらに、フェムトセル６１１のアップリンク用及びダウンリンク用の搬送波の無線周波数は、それぞれ、マクロセル６０１のアップリンク用及びダウンリンク用の搬送波の無線周波数と同じとなっている。
また、移動局装置５は、フェムトセル６１１に属し、フェムト基地局装置３と無線接続されている。

図６に示された状況において、マクロ基地局装置２が、通信状態の劣化を検知し、遷移先候補セルとして、マクロセル６０２及び６０３を選択したとする。この場合、マクロ基地局装置２は、その遷移先候補セル６０２、６０３の識別情報を含む周波数再選択指示メッセージをフェムト基地局装置３へ送信する。フェムト基地局装置３は、遷移先候補セル６０２、６０３の受信電波状態を測定するよう、移動局装置５へ指示する。そして移動局装置５は、遷移先候補セル６０２、６０３の受信電波状態を測定する。その結果として、フェムト基地局装置３は、マクロセル６０２を遷移先セルとして決定し、その結果をマクロ基地局装置２へ通知する。
その後、移動局装置５は、フェムトセル６１１からマクロセル６０２へハンドオーバする。

図７は、遷移先候補セルへ移動局装置５がハンドオーバした後における、各セルと移動局装置５の配置の一例を示す図である。この状態では、移動局装置５は、マクロセル６０２に属しており、マクロセル６０２に割り当てられた無線周波数を持つ搬送波を用いてマクロ基地局装置２と通信している。一方、フェムトセル６１１に属する移動局装置は存在しなくなっている。そのため、フェムト基地局装置３は、自装置が設定するセルにおいて使用する無線周波数を切り替えることができる。そこでフェムト基地局装置３は、周波数再選択処理を実行することにより、自装置で観測される干渉信号が最小となる無線周波数を選択する。その結果として、マクロセル６０３で用いられている無線周波数と同一の無線周波数が選択されたとする。

図８は、無線周波数変更後の各セルと移動局装置５の配置の一例を示す図である。フェムト基地局装置３は、周波数再選択処理の結果、通信に利用する無線周波数をマクロセル６０３で用いられている無線周波数と同一の無線周波数（すなわち、アップリンク用の搬送波の無線周波数は1960MHz、ダウンリンク用の搬送波の無線周波数は2160MHz）へ切り替える。そしてフェムト基地局装置３は、切り替え後の無線周波数を使用するフェムトセル６１３を設定する。またフェムト基地局装置３は、周波数再選択完了通知メッセージをマクロ基地局装置２へ送信する。

図９は、無線周波数変更後のフェムトセルへ移動局装置５がハンドオーバした後における、各セルと移動局装置５の配置の一例を示す図である。マクロ基地局装置２が、周波数再選択完了通知メッセージを受信した後、マクロセル６０２に属していた移動局装置５は、ハンドオーバにより、フェムトセル６１３へハンドオーバする。そして移動局装置５は、干渉の少ない無線周波数を利用して、フェムト基地局装置３と再度無線接続される。また、フェムト基地局装置３及び移動局装置５は、マクロセル６０１で使用される無線周波数を利用しなくなる。そのため、マクロセル６０１に属する他の移動局装置とマクロ基地局装置２においても、電波干渉が軽減される。

以下に、上記の処理を実現するための、移動体通信システム１の各構成装置の具体的な構成について説明する。

図１０は、マクロ基地局装置２の概略構成図である。
マクロ基地局装置２は、無線処理部２１と、アンテナ２２と、有線インターフェース部２３と、記憶部２４と、制御部２５とを有する。また無線処理部２１は、変調部２１１と、復調部２１２とを有する。このうち、無線処理部２１、記憶部２４及び制御部２５は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいはこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つの集積回路としてマクロ基地局装置２に実装されてもよい。

無線処理部２１の変調部２１１は、制御部２５から受信したダウンリンク信号を所定の方式に従って変調し、かつ多重化する。なお、所定の変調・多重化方式は、例えば、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、OFDM)とすることができる。変調部２１１は、多重化されたダウンリンク信号を、制御部２５により指定された無線周波数を持つ搬送波に重畳する。そして変調部２１１は、搬送波に重畳されたダウンリンク信号及び制御信号をハイパワーアンプ（図示せず）により所望のレベルに増幅し、その信号をデュプレクサ（図示せず）を介してアンテナ２２へ伝達する。

無線処理部２１の復調部２１２は、アンテナ２２からデュプレクサを介して受信したアップリンク信号を、低ノイズアンプ（図示せず）により増幅する。復調部２１２は、増幅されたアップリンク信号に、中間周波数を持つ周期信号を乗じることにより、アップリンク信号の周波数を無線周波数からベースバンド周波数に変換する。そして復調部２１２は、アップリンク信号を所定の多重化方式に従って分離し、分離したアップリンク信号をそれぞれ復調する。そして復調部２１２は、復調されたアップリンク信号を制御部２５に出力する。なお、アップリンク信号に対する多重化方式は、例えば、シングルキャリア周波数分割多重方式(Single Carrier Frequency Division Multiplexing、SC-FDMA)とすることができる。

アンテナ２２は、変調部２１１からデュプレクサを介して伝達されたダウンリンク信号を放射する。
またアンテナ２２は、移動局装置から送信されたアップリンク信号を受信し、そのアップリンク信号をデュプレクサを介して復調部２１２に伝達する。

有線インターフェース部２３は、マクロ基地局装置２を、上位ノード装置４及び他の基地局装置と接続するための通信インターフェースを有する。そして有線インターフェース部２３は、ダウンリンクデータまたは制御信号を上位ノード装置４または他の基地局装置から受信し、ダウンリンクデータまたは制御信号を制御部２５に出力する。一方、有線インターフェース部２３は、アップリンクデータまたは制御信号を制御部２５から受信し、アップリンクデータまたは制御信号を上位ノード装置４または他の基地局装置へ出力する。

記憶部２４は、例えば、書き換え可能な不揮発性半導体メモリを有する。そして記憶部２４は、マクロ基地局装置２の識別情報及び各セルにおいて使用される無線周波数など、移動局装置と無線接続するための制御に利用される各種の情報を記憶する。また記憶部２４は、アップリンクデータあるいはダウンリンクデータを一時的に記憶してもよい。
さらに記憶部２４は、通信状態の劣化判定条件で使用される各種のデータ、例えば、電波品質報告パラメータに対する閾値及び呼制御の許容失敗率などを記憶する。さらに記憶部２４は、マクロ基地局装置２の周辺に設置されているフェムト基地局装置のセル情報などを記憶する。

制御部２５は、例えば、１個若しくは複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。
図１１は、制御部２５のブロック図である。制御部２５は、通信状態判定部２５１と、周波数再選択指示部２５２と、データ管理部２５３と、通信制御部２５４と、無線信号処理部２５５と、ネットワーク信号処理部２５６とを有する。なお、これらの各処理部は、それぞれ、別個の回路として実装されてもよい。

通信状態判定部２５１は、マクロ基地局装置２またはマクロ基地局装置２と無線接続されている移動局装置（例えば、図１における移動局装置６）において、無線通信状態が劣化したか否か判定する。具体的には、通信状態判定部２５１は、上述した複数の劣化判定条件のうちの少なくとも一つが満たされると、無線通信状態が劣化したと判定する。そして通信状態判定部２５１は、無線通信状態が劣化したと判定した場合、その旨及び無線通信状態が劣化した移動局装置が属するセルの無線周波数を表す情報を周波数再選択指示部２５２へ通知する。

周波数再選択指示部２５２は、通信状態が劣化したことが通知されると、記憶部２４に記憶されている周辺に存在するフェムト基地局装置３のセル情報を参照する。そして周波数再選択指示部２５２は、無線通信状態が劣化した移動局装置が属するセルにおいて使用される無線周波数と、フェムト基地局装置３が使用する無線周波数とが一致するか否か判定する。そして、両周波数が一致する場合、周波数再選択指示部２５２は、フェムト基地局装置３と無線接続されている移動局装置を一時的にマクロ基地局装置２に無線接続させるために利用する遷移先候補セルを特定する。
例えば、周波数再選択指示部２５２は、遷移先候補セルを決定するために、例えば、周辺に存在するフェムト基地局装置３のセル情報を参照する。そして周波数再選択指示部２５２は、フェムト基地局装置３が設定するセルと少なくとも部分的に重複し、かつ使用される無線周波数が互いに異なるセルを１以上選択する。そして周波数再選択指示部２５２は、選択されたセルのうち、リソースの空きが多い方、あるいは無線接続されている移動局装置の数が少ない方から順に、１以上のセルを遷移先候補セルとして選択する。

周波数再選択指示部２５２は、遷移先候補セルの識別情報を含む周波数再選択指示メッセージを生成する。そして周波数再選択指示部２５２は、周波数再選択指示メッセージをネットワーク信号処理部２５６へ渡す。
なお、周波数再選択指示部２５２は、無線通信状態が劣化した移動局装置が属するセルにおいて使用される無線周波数と、フェムト基地局装置３が使用する無線周波数とが異なる場合、遷移先候補セルを選択しなくてもよい。この場合、周波数再選択指示メッセージがフェムト基地局装置３へ送信されないので、無線周波数変更処理は実行されない。

データ管理部２５３は、マクロ基地局装置２が設定するセルごとに、使用されているリソース量、無線接続されている移動局装置の数などを管理する。

通信制御部２５４は、マクロ基地局装置２が設定するセルに進入した移動局装置に対する位置登録、呼制御処理及びハンドオーバ処理など、マクロ基地局装置２と移動局装置とを無線接続するための処理を実行する。例えば、通信制御部２５４は、周波数再選択指示メッセージが送信された後、フェムト基地局装置３と無線接続されていた移動局装置５を自装置に接続させるハンドオーバ処理を実行する。さらに通信制御部２５４は、周波数再選択完了通知メッセージで指定された移動局装置５へ送信するHANDOVER COMMANDメッセージに、周波数再選択完了通知メッセージに含まれる、フェムト基地局装置３が設定するセルで使用される無線周波数を示す情報を含める。そして通信制御部２５は、移動局装置５の接続先をフェムト基地局装置３へ切り替えさせるハンドオーバ処理を実行する。
また通信制御部２５４は、変調部２１１へ、各セルで使用される無線周波数を通知する。
さらに通信制御部２５４は、移動局装置への送受信信号の再送制御、順序整列などの処理を実行してもよい。さらに通信制御部２５４は、送信電力制御を実行する。
通信制御部２５４は、これらの処理を実行するために必要な制御信号を生成する。そして通信制御部２５４は、無線信号として送信される制御信号を無線信号処理部２５５へ渡す。また通信制御部２５４は、上位ノード装置４あるいは他の基地局装置へ送信される制御信号をネットワーク信号処理部２５６へ渡す。

無線信号処理部２５５は、ネットワーク信号処理部２５６から受け取った、移動局装置へ送信されるダウンリンクデータ及び制御信号に対して誤り訂正用符号化処理などの送信処理を実行する。そして無線信号処理部２５５は、その符号化されたダウンリンクデータを変調部２１１へ出力する。
また無線信号処理部２５５は、移動局装置から受信し、復調部２１２により復調されたアップリンク信号を受信し、その信号に対して誤り訂正復号処理などの受信処理を実行する。そして無線信号処理部２５５は、復号されたアップリンク信号に含まれるアップリンクデータをネットワーク信号処理部２５６へ渡す。

ネットワーク信号処理部２５６は、上位ノード装置４へ送信するアップリンクデータ及び制御信号を、S1インターフェースに従った形式の信号に変換する。またネットワーク信号処理部２５６は、他の基地局装置へ送信するデータ及び制御信号を、X2インターフェースに従った形式に変換する。そしてネットワーク信号処理部２５６は、それらの信号を有線インターフェース部２３へ出力する。
またネットワーク信号処理部２５６は、上位ノード装置４から有線インターフェース部２３を介して受信した信号を、S1インターフェースに従って解析し、その信号に含まれるダウンリンクデータ及び制御信号を抽出する。さらにネットワーク信号処理部２５６は、他の基地局装置から有線インターフェース部２３を介して受信した信号を、X2インターフェースに従って解析し、その信号に含まれるデータ及び制御信号を抽出する。
そしてネットワーク信号処理部２５６は、抽出したデータ及び制御信号を、その種類に応じて制御部２５の対応する各部に渡す。例えば、ネットワーク信号処理部２５６は、フェムト基地局装置３から受信した周波数再選択完了通知メッセージを通信制御部２５４へ渡す。またネットワーク信号処理部２５６は、上位ノード装置４から受信したダウンリンクデータを無線信号処理部２５５へ渡す。

図１２は、フェムト基地局装置３の概略構成図である。
フェムト基地局装置３は、無線処理部３１と、アンテナ３２と、有線インターフェース部３３と、記憶部３４と、制御部３５とを有する。また無線処理部３１は、変調部３１１と、復調部３１２とを有する。
フェムト基地局装置３が有する各部は、マクロ基地局装置２の対応する各部と同様の構成及び機能を有する。ただし、フェムト基地局装置３が有する制御部３５により実現される処理の一部が、マクロ基地局装置２が有する制御部２５により実現される処理と異なる。そこで以下では、フェムト基地局装置３の制御部３５が実行する処理について説明する。

図１３は、フェムト基地局装置３が有する制御部３５のブロック図である。制御部３５は、干渉電力測定部３５１と、周波数選択部３５２と、データ管理部３５３と、通信制御部３５４と、無線信号処理部３５５と、ネットワーク信号処理部３５６とを有する。
このうち、データ管理部３５３、通信制御部３５４、無線信号処理部３５５及びネットワーク信号処理部３５６は、それぞれ、図１１に示したマクロ基地局装置２の制御部２５のデータ管理部２５３、通信制御部２５４、無線信号処理部２５５及びネットワーク信号処理部２５６と同様の機能を有する。そのため、以下では、制御部３５の機能のうち、マクロ基地局装置２の制御部２５が有する機能と異なる機能について説明する。

干渉電力測定部３５１は、フェムト基地局装置３が移動局装置との通信に利用可能な各無線周波数における干渉電力を測定する。なお、フェムト基地局装置３が移動局装置との通信に利用可能な無線周波数を候補周波数と呼ぶ。例えば、干渉電力測定部３５１は、候補周波数ごとに、復調された無線信号から、特定のタイムスロットに含まれる所定の信号（例えば、パイロットシンボル）の分散値を求める。そして干渉電力測定部３５１は、分散値を、その所定の信号が含まれる複数のタイムスロットにわたって平均化することにより、干渉電力値を求める。
干渉電力測定部３５１は、求めた干渉電力値を対応する候補周波数とともに周波数選択部３５２へ通知する。

周波数選択部３５２は、複数の候補周波数の中から、無線周波数変更処理の実行後においてフェムト基地局装置３が設定するセルにおいて使用される無線周波数を選択する。
図１４は、周波数選択部３５２により実行される周波数再選択処理の動作フローチャートである。この周波数再選択処理は、フェムト基地局装置３がマクロ基地局装置２から周波数再選択指示メッセージを受信し、そのメッセージに応じてフェムト基地局装置３に無線接続されていた各移動局装置の接続先がマクロ基地局装置２へ変更された後に実行される。

周波数選択部３５２は、初期化処理として、最小干渉電力値Pminを測定可能な干渉電力値の最大値に設定し、その最小干渉電力値を記憶部３４に記憶する。
周波数選択部３５２は、未選択の候補周波数の中から着目周波数を設定する（ステップＳ２０１）。周波数選択部３５２は、干渉電力測定部３５１から着目周波数の干渉電力値Piを取得する（ステップＳ２０２）。
周波数選択部３５２は、着目周波数の干渉電力値Piが現在記憶されている最小干渉電力値Pminよりも小さいか否か判定する（ステップＳ２０３）。
着目周波数の干渉電力値Piが現在記憶されている最小干渉電力値Pminよりも小さければ（ステップＳ２０３−Ｙｅｓ）、周波数選択部３５２は、最小干渉電力値Pminを着目周波数の干渉電力値Piに更新する。そして周波数選択部３５２は、更新された最小干渉電力値Pmin及び着目周波数を記憶部３４に記憶する（ステップＳ２０４）。

着目周波数の干渉電力値Piが現在記憶されている最小干渉電力値Pmin以上である場合（ステップＳ２０３−Ｎｏ）、あるいはステップＳ２０４の後、周波数選択部３５２は、未選択の候補周波数があるか否か判定する（ステップＳ２０５）。そして未選択の候補周波数がある場合（ステップＳ２０５−Ｙｅｓ）、周波数選択部３５２は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理を繰り返す。
一方、未選択の候補周波数がない場合（ステップＳ２０５−Ｎｏ）、周波数選択部３５２は、記憶されている候補周波数を切り替え先周波数として決定する（ステップＳ２０６）。
周波数選択部３５２は、切り替え先周波数を、移動局装置との通信に使用する無線周波数として無線処理部３１へ通知する。その後、無線処理部３１は、通知された無線周波数を用いてダウンリンク信号を変調し、アップリンク信号を復調する。

周波数選択部３５２は、切り替え先周波数に対応するセル情報と、記憶部３４に記憶されている、周波数再選択処理の実行前にフェムト基地局装置３と無線接続されていた移動局装置を識別する情報を含む周波数再選択完了通知メッセージを生成する。そして周波数選択部３５２は、その周波数再選択完了通知メッセージをネットワーク信号処理部３５６へ渡す。ネットワーク信号処理部３５６は、周波数再選択完了通知メッセージをX2インターフェースに従った形式に変換した後、有線インターフェース部３３を介してマクロ基地局装置２へ送信する。

データ管理部３５３は、制御部３５が周波数再選択指示メッセージを受け取ると、その時点でフェムト基地局装置３と無線接続されている移動局装置を識別する情報を、記憶部３４に記憶する。

通信制御部３５４は、制御部３５が周波数再選択指示メッセージを受け取ると、その周波数再選択指示メッセージに含まれる、少なくとも一つの遷移先候補セルの識別情報を抽出する。そして通信制御部３５４は、遷移先候補セルの識別情報を参照することにより、フェムト基地局装置３と無線接続されている移動局装置をその遷移先候補セルの何れかへハンドオーバさせる。
具体的には、通信制御部３５４は、記憶部３４から、遷移先候補セルの識別情報に該当する無線周波数を含むマクロセル情報を読み出す。そして通信制御部３５４は、フェムト基地局装置３と無線接続されている移動局装置に対して、遷移先候補セルの無線周波数を含むMeasurement Controlメッセージを生成する。
通信制御部３５４は、そのMeasurement Controlメッセージを無線信号処理部３５５へ渡し、無線信号処理部３５５にそのMeasurement Controlメッセージを含むダウンリンク信号を生成させる。そして無線信号処理部３５５により生成されたダウンリンク信号は、変調部３１１を介して移動局装置へ送信される。

また通信制御部３５４は、移動局装置から遷移先候補セルの受信電波品質を表す信号を含むMeasurement Reportを受け取ると、その受信電波品質が最も良好な遷移先候補セルを選択する。そして通信制御部３５４は、選択した遷移先候補セルの識別情報を含むHANDOVER Requestメッセージを生成し、そのHANDOVER Requestメッセージをネットワーク信号処理部３５６へ渡す。ネットワーク信号処理部３５６は、HANDOVER RequestメッセージをX2インターフェースに従った形式に変換した後、有線インターフェース部３３を介してマクロ基地局装置２へ送信する。

図１５は、移動局装置５の概略構成図である。なお、移動局装置６も、移動局装置５と同様の構成を有する。移動局装置５は、無線処理部５１と、アンテナ５２と、記憶部５３と、制御部５４とを有する。また無線処理部５１は、変調部５１１と、復調部５１２とを有する。このうち、無線処理部５１、記憶部５３及び制御部５４は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいはこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つの集積回路として移動局装置５に実装されてもよい。
ここで、無線処理部５１及びアンテナ５２は、それぞれ、図１０に示したマクロ基地局装置２の無線処理部２１及びアンテナ２２と、適用される多重化方式を除いて同一の機能及び構成を有する。そのため、無線処理部５１及びアンテナ５２についての詳細な説明は省略する。
なお、無線処理部５１の変調部５１１は、アップリンク信号を、例えば、SC-FDMA方式により多重化する。また、復調部５１２は、多重化されたダウンリンク信号を、例えば、OFDMA方式により分離する。

記憶部５３は、例えば、書き換え可能な不揮発性半導体メモリを有する。そして記憶部５３は、基地局装置と通信するための制御に利用される各種の情報を記憶する。

制御部５４は、位置登録、呼制御処理、ハンドオーバ処理など、移動局装置５を何れかの基地局装置と無線接続するための処理を実行する。そこで、制御部５４は、移動局装置５と基地局装置との無線接続処理を実行するための制御信号を生成する。また制御部５４は、基地局装置から受信した制御信号に応じた処理を実行する。

さらに、制御部５４は、マイクロホン（図示せず）あるいはキーパッドなどのユーザインターフェース（図示せず）を介して取得された音声信号あるいはデータ信号を含む、アップリンクデータを作成する。そして制御部５４は、アップリンクデータに対して情報源符号化処理を行う。また制御部５４はアップリンクデータ及び制御信号を含むアップリンク信号を生成し、そのアップリンク信号に対して、誤り訂正用符号化処理などの送信処理を実行する。そして、制御部５４は、その送信処理が施されたアップリンク信号を変調部５１１へ出力する。また制御部５４は、無線接続されている基地局装置から受信し、復調部５１２により復調されたダウンリンク信号を受信し、その信号に対して誤り訂正復号処理及び情報源復号処理などの受信処理を実行する。そして制御部５４は、復号されたダウンリンク信号から、音声信号あるいはデータ信号を取り出す。制御部５４は、取り出された音声信号をスピーカ（図示せず）により再生し、あるいはデータ信号をディスプレイ（図示せず）に表示させる。

以上に説明してきたように、この移動体通信システムでは、通信状態の劣化が観測された場合に、フェムト基地局装置と無線接続されている全ての移動局装置は、マクロ基地局装置へ一旦再接続される。その後に、フェムト基地局装置は、使用する無線周波数を電波干渉が少ない無線周波数に変更する。そのため、この移動体通信システムは、フェムト基地局装置を介して通信中の移動局装置について、通信を切断することなく、マクロ基地局装置、フェムト局装置及び移動局装置間での電波干渉を軽減できる。またフェムト基地局装置は、マクロ基地局装置へ接続先が変更された移動局装置の識別情報を記憶しておき、その識別情報に基づいて、無線周波数の変更後にそれらの移動局装置を再度フェムト基地局装置へ接続させる。そのため、この移動体通信システムは、電波干渉が軽減された後に、特定のマクロ基地局装置と無線接続される移動局装置の数を減らすことができるので、各移動局装置に割り当てられる無線リソースが増えるため、通信効率を向上できる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、フェムト基地局装置が、上記の通信状態の劣化判定条件が満たされるか否か判定してもよい。この場合、フェムト基地局装置は、通信状態の劣化判定条件が満たされると判定した場合、その旨をマクロ基地局装置へ通知する。そしてマクロ基地局装置は、通信状態の劣化判定条件が満たされたことが通知されると、周波数再選択指示メッセージを生成し、そのメッセージを通信状態の劣化判定条件が満たされたことを通知したフェムト基地局装置へ送信する。

また、各基地局装置は、移動局装置において電波干渉を生じ得る程度に近接して配置された基地局装置であればよい。例えば、上記の実施形態において、マクロ基地局装置あるいはフェムト基地局装置の代わりに、半径数十m〜数百m程度の通信可能エリアを持つ、いわゆるマイクロ基地局装置が使用されてもよい。
さらに、各基地局装置、上位ノード装置及び移動局装置は、LTE以外の通信方式に準拠するものであってもよい。例えば、各基地局装置、上位ノード装置及び移動局装置は、それぞれ、International Telecommunication Union(IMT)-2000に準拠した装置、あるいは、いわゆる第４世代移動体通信システムに準拠した装置であってもよい。
例えば、各基地局装置、上位ノード装置及び移動局装置がIMT-2000に準拠している場合、基地局装置間では直接通信することができない。そこで、マクロ基地局装置は、周波数再選択指示メッセージを、無線ネットワーク制御装置のような上位ノード装置を介してフェムト基地局装置へ送信する。またフェムト基地局装置は、周波数再選択完了メッセージを、無線ネットワーク制御装置のような上位ノード装置を介してマクロ基地局装置へ送信する。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ 移動体通信システム
２ マクロ基地局装置
３ フェムト基地局装置
４ 上位ノード装置
５、６ 移動局装置
２１、３１、５１ 無線処理部
２２、３２、５２ アンテナ
２３、３３ 有線インターフェース部
２４、３４、５３ 記憶部
２５、３５、５４ 制御部
２１１、３１１、５１１ 変調部
２１２、３１２、５１２ 復調部
２５１ 通信状態判定部
２５２ 周波数再選択指示部
３５１ 干渉電力測定部
３５２ 周波数選択部
２５３、３５３ データ管理部
２５４、３５４ 通信制御部
２５５、３５５ 無線信号処理部
２５６、３５６ ネットワーク信号処理部

Claims (10)

1. 第１のセルを設定する第１の基地局装置と、
   前記第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する第２の基地局装置とを有し、
   前記第１の基地局装置は、前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置が自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化したと判定すると、
   前記第１のセルに属し、自装置と無線接続されている第２の移動局装置の識別情報を記憶するとともに、当該第２の移動局装置を前記第２のセルへハンドオーバさせ、
   前記第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数を当該第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、
   前記第２の基地局装置へ前記第２の移動局装置の識別情報及び前記第２の無線周波数を示す情報を含むメッセージを送信し、
   前記第２の基地局装置は、前記メッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる識別情報により特定される前記第２の移動局装置へ前記第２の無線周波数を通知することにより、前記第２の移動局装置を前記第１のセルへハンドオーバさせる、
   移動体通信システム。
2. 前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置は、前記第１の移動局装置から受信した通信状態を表す信号に基づいて通信状態が劣化したと判定する、請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置は、前記通信状態を表す信号として、呼制御に異常が発生したことを表す信号を受信すると通信状態が劣化したと判定する、請求項２に記載の移動体通信システム。
4. 前記通信状態を表す信号は、前記第１の移動局装置における受信電波品質を表す信号であり、
   前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置は、当該受信電波品質を表す信号に示された電波品質値が所定の電波品質よりも劣化していることを表していると通信状態が劣化としたと判定する、請求項２に記載の移動体通信システム。
5. 前記通信状態を表す信号は呼制御の実施状態を表す信号であり、
   前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置は、一定期間内において前記呼制御の実施状態を表す信号を受信した回数に占める呼制御に異常が発生したことを表す信号を受信した回数の比率が所定の失敗率よりも高くなると、通信状態が劣化したと判定する、請求項２に記載の移動体通信システム。
6. 前記第１の基地局装置は、当該第１の基地局装置が使用可能な複数の無線周波数のそれぞれに関して干渉信号を求め、当該干渉信号が最小となる無線周波数を前記第２の無線周波数とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の移動体通信システム。
7. 前記第２の基地局装置は、前記第１の移動局装置との通信状態が劣化したと判定すると、前記第１の無線周波数と異なる第３の無線周波数を前記第２のセルで用いる無線周波数として選択し、当該第３の無線周波数を表す信号を前記第１の基地局装置へ送信し、
   前記第１の基地局装置は、前記第２の移動局装置に対して前記第３の無線周波数を通知することにより当該第２の移動局装置を前記第２のセルへハンドオーバさせる、請求項１〜６の何れか一項に記載の移動体通信システム。
8. 第１のセルを設定する基地局装置であって、
   前記第１のセルに属し、自装置と無線接続されている移動局装置の識別情報を記憶する記憶部と、
   前記第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する他の基地局装置から、前記第１のセルにおいて使用する無線周波数を切り替えることを指示する第１のメッセージを受信すると、前記移動局装置を、前記第２のセルへハンドオーバさせる通信制御部と、
   前記第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数を、当該第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、当該第２の無線周波数を表す情報及び前記移動局装置の識別情報を含み、前記移動局装置を前記第１のセルへ再度ハンドオーバさせることを指示する第２のメッセージを生成する周波数選択部と、
   前記第２のメッセージを前記他の基地局装置へ送信するネットワーク信号処理部と、
   を有する基地局装置。
9. 第１のセルを設定する基地局装置であって、
   自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化しているか否かを判定する通信状態判定部と、
   前記第１の移動局装置との通信状態が劣化している場合、前記第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する他の基地局装置へ、前記第２のセルにおいて使用する第１の無線周波数を変更すること及び当該他の基地局装置と無線接続されている第２の移動局装置を前記第１のセルへハンドオーバさせることを指示する第１のメッセージを生成する周波数再選択指示部と、
   前記第１のメッセージを前記他の基地局装置へ送信するネットワーク信号処理部と、
   前記第２の移動局装置が前記第１のセルへハンドオーバした後に、前記他の基地局装置から前記第２のセルにおいて使用する第２の無線周波数を示す情報及び前記第２の移動局装置の識別情報を含む第２のメッセージを受信すると、当該第２のメッセージに含まれる識別情報により特定される前記第２の移動局装置へ前記第２の無線周波数を通知することにより、前記第２の移動局装置を前記第２のセルへ再度ハンドオーバさせる通信制御部と、
   を有する基地局装置。
10. 第１のセルを設定する第１の基地局装置と、前記第１のセルがカバーするエリアと少なくとも一部が重複するエリアをカバーする第２のセルを設定する第２の基地局装置とを有する移動体通信システムにおける無線周波数変更方法であって、
    前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置は、自装置と無線接続されている第１の移動局装置との通信状態が劣化したか否か判定し、
    前記第１の基地局装置は、
    前記第１の基地局装置または前記第２の基地局装置が前記第１の移動局装置との通信状態が劣化したと判定すると、前記第１のセルに属し、前記第１の基地局装置と無線接続されている第２の移動局装置の識別情報を記憶するとともに、当該第２の移動局装置を前記第２のセルへハンドオーバさせ、
    前記第１のセルにおいて使用する第１の無線周波数を当該第１の無線周波数と異なる第２の無線周波数に切り替え、
    前記第２の基地局装置へ前記第２の移動局装置の識別情報及び前記第２の無線周波数を示す情報を含むメッセージを送信し、
    前記第２の基地局装置は、
    前記メッセージを受信すると、当該メッセージに含まれる識別情報により特定される前記第２の移動局装置へ前記第２の無線周波数を通知することにより、前記第２の移動局装置を前記第１のセルへハンドオーバさせる、
    無線周波数変更方法。

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