JP5314131B2 - フェムト基地局を介して無線通信セルラネットワーク内でブロードキャストサービスを送信するための方法ならびに対応するフェムト基地局 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、無線通信ネットワークに関し、詳細には、フェムト基地局を使用することによってモバイル端末にブロードキャストサービスを送信するための方法に関する。

無線通信システムは常に、ますます効率よくなっている。無線インターフェース上で、より具体的にはネットワークの各セルに関連する基地局上で使用される新しい技法によって、フローレートの向上が可能となる。こうしたレートのおかげで、移動通信事業者は、ユーザが音声またはデータ通信を実施するだけでなく、携帯電話機上で放送テレビ番組などの新しいマルチメディアサービスを受信することをも可能にすることができる。毎日、これらのすべてのサービスに魅力を感じた新しい人々が、モバイル端末を購入し、これらのサービスに加入する（ｔａｋｅ ｏｕｔ ａ ｓｕｂｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）ことを決定する。

すべてのユーザに永続的なアクセスおよび高品質のサービスレベルを保証するために、移動通信事業者は、広く効率的なサービスエリアを可能にする新しい基地局を定期的に設置しなければならない。しかし、新しい基地局がより強力であっても、それらは、同時に同じセル内に位置する限られた数のユーザしか管理することができない。したがって、ユーザの数は定期的に増加するので、移動通信事業者は、高密度のエリアにおいて十分なレベルのサービスを提供するために、存在する基地局を増やさなければならない。

残念ながら、こうした基盤の開発は、移動通信事業者に莫大な費用をもたらし、移動通信事業者はしばしば、ユーザの加入契約でそれを報告する（ｒｅｐｏｒｔ）。こうした追加の費用を回避するために、一部の特定場所にマイクロセル基地局を配置することが知られている。

こうした解決策は、ユーザが自宅またはオフィスにいるときでさえ、自宅またはオフィスで一般に使用可能な固定のネットワークを使用するのではなく、習慣または便宜上、依然としてモバイル端末を使用して、移動通信事業者によって提供されるサービスを得るとの観察から生じている。ユーザの自宅またはオフィスの地理的領域をカバーする広域セルラ基地局とのトラフィックを軽減するために、ユーザの自宅またはオフィスの固定ネットワークに接続された、フェムト基地局、すなわちＦＢＳとしても知られているアクセスポイント基地局を設置し、広域基地局の代わりにこのフェムト基地局および固定ネットワークを使用してモバイル端末と通信することが既に提案されている。

図１は、こうした知られている解決策に関与する互いに異なる要素の概略アーキテクチャを示している。このアーキテクチャは、従来（ｃｌａｓｓｉｃａｌｌｙ）：
− 無線通信セルラネットワーク１０に属しており、ユーザの自宅またはオフィスを含めて特定の地理的領域をカバーする広域基地局１と、
− ユーザが通信を実施し、または前記無線通信セルラネットワーク１０によって提供されたブロードキャストサービスを受信することを可能にするモバイル端末２と、
− モバイル端末２との無線通信を実施するように構成されたアクセスポイント基地局、すなわちＦＢＳ ３と、
− 高速インターネット接続を提供するための、モデム２１とＤＳＬＡＭ ２２とからなるＤＳＬバックホールを備える固定アクセスネットワーク２０と、
− 前記モデム２１と前記ＦＢＳ ３と、とりわけパーソナルコンピュータ３１とテレビ装置３２とを備えるホームネットワーク３０とを備えることができる。

広域基地局１は、無線通信セルラネットワーク１０の基準基地局である。無線通信セルラネットワーク１０は、ＧＳＭネットワーク、ＵＭＴＳセルネットワークなどの第３モバイル世代、またはＷｉＭＡＸソリューションに基づく機能であってよい。広域基地局１は、そのサービスエリア内にあるすべてのモバイル端末を識別するように構成される。セルのカバレッジに位置する特定のモバイル端末との接続は、この特定のモバイル端末からの、またはそこへの呼またはデータ送信ごとに、この広域基地局を介して確立される。こうした基地局１は、サービスエリア内のすべてのユーザがそのモバイル端末上でこれらのサービスを受信し、使用できるように、ブロードキャストサービスなどのコンテンツを永続的にブロードキャストすることもできる。

フェムト基地局３は、移動通信事業者によってその加入者に提供され、限られた電力を備えた、一般に居住または小規模のビジネス環境内での使用向けに設計された簡略化された基地局にある。ＦＢＳ ３が単純で、広域基地局ほど強力ではないということによって、低コストの製造が可能となる。ＦＢＳ ３は、小さいエリアをカバーすることができ、前記ＦＢＳと対にされた（ｍａｔｅ）少数の携帯電話（通常１つから５つ）を許容することができる。ＦＢＳ ３は、一方で、無線インターフェースを介してモバイル端末２と通信し、もう一方で、ユーザの自宅またはオフィスで使用可能な高速インターネット接続２２を使用して、モデム２１を介して無線通信セルラネットワーク１０と通信することができる。図１で、高速インターネット接続は、ＤＳＬ回線よって提供されているが、接続は、たとえばケーブルアクセスなど、別の高スループットアクセスによっても提供され得る。

したがって、ユーザがＦＢＳ ３の近くにいないとき、モバイル端末２によって開始または受信されたすべての通信は従来、広域セル基地局１、またはユーザが位置するセルの他のいずれかの基地局を介して実施される。前記モバイル端末２は、それらの基地局によって永続的にブロードキャストされるすべてのサービスを受信することもできる。もう一方で、モバイル端末２がフェムト基地局３のサービスエリアにあるとすぐに、すなわちユーザが自宅またはオフィスにいるとき、モバイル端末２によって開始または受信されたすべての通信は、モデム２１およびＤＳＬＡＭ装置２２を使用してＦＢＳ ３および固定ネットワークを介して実施される。

この場合、無線通信セルラネットワーク１０によって提供されるブロードキャストサービスは、前記ＦＢＳ ３のＩＰアドレスを使用して、前記アクセスネットワーク２０のＤＳＬＡＭ ２２およびモデム２１を介してＦＢＳ ３にブロードキャストされる。ＦＢＳ ３は、受信したサービスをモバイル端末２に送信し、ユーザは、モバイル端末でそれをいつでも見る（ｃｏｎｓｕｌｔ）ことができる。

したがって、こうした知られている解決策は、基地局がこのユーザのモバイル端末をもはや管理しないという意味で、そのサービスエリアがユーザの自宅またはオフィスを含む広域基地局１の輻輳を緩和する（ｄｅｃｏｎｇｅｓｔ）ことを可能にする。

しかし、ユーザの端末２がＦＢＳ ３と接続されるとき、モバイル端末２と無線通信セルラネットワーク１０の間の送信はすべて、ユーザの高速インターネット接続を使用して実施される。ブロードキャストサービスが高速インターネット接続を介してＦＢＳ ３に永続的に送られるので、こうした送信を実施するのに使用されるＤＳＬ接続の帯域幅は、モデム２１と、やはりＤＳＬ接続を使用するパーソナルコンピュータ３１やテレビ３２などホームネットワーク３０の他の要素と間に生じる他のデータストリームのスループットを著しく減少させることがある。これは、テレビ放送サービスには特に当てはまる。

こうした欠点を回避するために、拡張型の解決策は、ユーザがこうしたサービスをモバイル端末２で受信することを選択する場合にだけ、高速インターネット接続２１および２２を介してこうしたサービスをブロードキャストすることにあり得る。

図２は、この場合の互いに異なる要素間の対話を概略的に示している。

図１に示された解決策に反して、移動通信事業者は、ＦＢＳステーション３にすべてのサービスを永続的にブロードキャストするとは限らない。確かに、モバイル端末２がＦＢＳ ３のサービスエリア内に位置するとき、ＥＰＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｇｕｉｄｅ：電子番組ガイド）やＥＳＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｇｕｉｄｅ：電子サービスガイド）などのブロードキャストサービスのリストだけが、アクセスネットワーク２０およびＦＢＳ ３を介して無線通信セルラネットワーク１０からモバイル端末２に送信される（図２のステップＳ１）。

ユーザは、特定のサービスを受信したい場合、モバイル端末２から、リスト中のこのサービスを選択する。選択はまず、構成されたメッセージで、無線インターフェースを介してモバイル端末からＦＢＳ ３に送信され、ＦＢＳ ３は、選択に対応する要求を、ＤＳＬバックホール２１、２２を使用して無線通信セルラネットワーク１０に送信する（図２のステップＳ２）。こうした要求は、マルチキャストグループにアクセスするように特に構成されたＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：インターネットグループ管理プロトコル）のプロトコルを使用して実現されてよい。

要求を受信すると、無線通信セルラネットワーク１０は、要求されたサービスおよびＦＢＳ ３のアドレスを識別する。こうした識別が行われると、選択に対応するサービスが、ＤＳＬバックホールを介してのＦＢＳ ３に送信され、このＦＢＳ ３は、それをモバイル端末２に送信する（図２のステップＳ３）。

この解決策のおかげで、モデム２１と、パーソナルコンピュータ３１やテレビ３２などホームネットワーク２０の他の要素との間に生じる他のデータストリームのスループットは、ユーザがモバイル端末（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｍｏｂｉｌｅ）で特定のサービスを見ることに決める場合にしか減少しない。

しかし、この解決策は、モバイル端末２、ＦＢＳ ３および移動通信事業者ネットワーク３が複雑かつ特定の機能を備えることを必要とする。

確かに、無線通信セルラネットワーク１０は、モバイル端末がＦＢＳのサービスエリア内に位置するときはそれがサービスのリストをＦＢＳ ３に提供すべきと決定できなければならないだけでなく、こうしたＦＢＳ ３から受信したサービス要求に応答可能でもなければならない。

さらに、ＦＢＳ ３は、モバイル端末２から受信した選択情報を、構成された要求に変換できなければならないが、図１の場合では、前記ＦＢＳは、単にモバイル端末２と無線通信セルラネットワーク１０の間の中継として使用されていた。

さらに、モバイル端末２は、ＦＢＳ ３に選択を送り届けることができる特定の機能性を備えなければならない。サービスが永続的にブロードキャストされる場合、モバイル端末２上で選択がトランスペアレントにしか発生しないので、こうした機能は必要ない。無線インターフェース上で選択をモバイル端末２とＦＢＳ ３の間で送信することを可能にするための新しいメッセージ構造も作成され、標準化されなければならない。

製造費用の問題に加えて、この解決策では、ホームネットワーク３０のすべての異なる要素３、３１、３２間で共有帯域幅問題が完全には回避されない。

本発明の目的は、高速インターネット接続の帯域幅を変更せずに、この接続を使用する互いに異なる要素が依然として正確に働くことができるように、ユーザが自宅またはオフィスにいるときにＦＢＳを介してモバイル端末２上でブロードキャストサービスを受信することを可能にすることである。

この目的のために、本発明の第１の目的は、請求項１に記載の、無線通信セルラネットワークからモバイル端末にブロードキャストサービスを送信するための方法に関する。
− 本発明の第２の目的は、請求項５に記載の、無線通信セルラネットワークからモバイル端末にブロードキャストサービスを送信するためのフェムト基地局である。

本発明の特徴および利点は、添付の図を参照して、下記の詳細な説明からより明らかになる。

最先端技術による、広域基地局またはＦＢＳを介してモバイル端末にブロードキャストサービスを送信するための互いに異なる要素の概略アーキテクチャを示す既述の図である。 無線通信セルラネットワークがＦＢＳを介してモバイル端末にサービスを送信するための互いに異なる要素の別の特定のアーキテクチャを示す既述の図である。 本発明の方法による、広域基地局またはＦＢＳを介してモバイル端末にブロードキャストサービスを送信するための互いに異なる要素の特定の好ましいアーキテクチャを示す概略図である。

図３に示されたように、このアーキテクチャは従来、図１または図２で既に述べられた構成要素、すなわち：
− 無線通信セルラネットワーク１０に属する広域基地局１と、
− ユーザの自宅またはユーザのオフィスなど、家屋内（ｄｏｍｅｓｔｉｃ）エリアに設けられたフェムト基地局３と、
− 広域局１から直接、またはフェムト基地局３を介して無線通信セルラネットワーク１０によって提供されたブロードキャストサービスを受信するように構成されたモバイル端末２とを備える。

図１を参照して既に述べられたように、モバイル端末２によって開始または受信された通信は、モバイル端末２の位置に応じて、ネットワーク１０の広域基地局１を介して（一般モード）、またはフェムト基地局３を介して（特定モード）実施される。

ユーザの加入契約がテレビ番組などのブロードキャストサービスを受信することをも可能にすると仮定すると、モバイル端末は：
− 一般モードでは、ユーザが自宅またはオフィスから離れている間、広域基地局１によって直接ブロードキャストされたこうしたサービスを、
− 特定モードでは、ユーザが自宅またはオフィスにいる間、フェムト基地局３を介してこうしたサービスを受信することもできる。

本発明による方法は、ブロードキャストサービスが固定アクセスネットワーク２０を使用して無線通信セルラネットワーク１０からフェムト基地局３に転送されないとう点で、図１による方法とは異なる。一方、本発明による方法では、フェムト基地局３は、フェムト基地局が位置するカバレッジ内で広域基地局１によってブロードキャストされるサービスを直接受信する（図３のステップＳ３０）。

受信すると、フェムト基地局３は、受信したサービスをそのサービスエリア内で中継するように構成される（図３のステップＳ３２）。次いで、ユーザがフェムト基地局３のサービスエリア内に位置する場合、およびモバイル端末２が特定モードで構成される場合、ユーザは、モバイル端末２上でブロードキャストサービスをやはり受信することができる。

本発明による方法の利点のうちの１つは、移動通信事業者によって推奨されるようにユーザがフェムト基地局３を使用し、モバイル端末２上でブロードキャストサービスを見ることを望む場合に、インターネット高速接続の帯域幅が変更されないということである。確かに、無線通信セルラネットワーク１０からフェムト基地局３にブロードキャストサービスを運ぶのに固定ネットワークがもはや使用されないので、帯域幅は、インターネット接続によって運ばれたリソースを使用する自宅またはオフィスのアプリケーションに使用可能なままとなる。

さらに、ユーザは、広域基地局１から直接ブロードキャストサービスを受信することと、他の目的のために帯域幅を取っておくことの両方のために、携帯電話２の特定モードを非アクティブにする気にならない。

本発明の別の利点は、ユーザが、インターネット接続で使用可能である帯域幅より大きい帯域幅を必要とするサービスを受信することができることである。確かに、多くのエリアでは、インターネット接続によって提供される帯域幅は、テレビ番組などのサービスを運ぶには不十分なことがある。こうした番組は、広域基地局を介して無線通信セルラネットワークによってブロードキャストされるが、ユーザがそのようなプログラムを受信しないことはユーザにとって障害となる（ｄａｍａｇｅａｂｌｅ）。

本発明の一実施形態では、フェムト基地局３は、受信したサービスを中継する前に、受信したブロードキャストサービスの変調および／または符号化方式を修正することができる（図３のステップＳ３１）。この修正のおかげで、フェムト基地局３とモバイル端末２の間の送信のスループットは、依然としてほとんど電力を使用しないで増加され得る。

確かに、広域基地局は、セルの端に位置するモバイル端末およびＦＢＳがブロードキャストサービスを正確に受信することを可能にするように特に構成された変調および符号化方式を現在使用している。こうした変調または符号化方式は、セルの境界で受信した信号が依然として正確に解釈され得るように、強い冗長性を使用する。こうした冗長性は、誤り検出のために、送信されたビットの大部分を使用することによって実現される。したがって、ペイロードデータレートをブロードキャストサービスの送信にやはり適応させるために、広域基地局は、最大電力でそれらのサービスを送信しなければならない。一例として、広域基地局がＷｉｍａｘモバイルネットワークに属する場合、ブロードキャストサービスは現在、ＱＰＳＫ変調（四位相偏移変調）を使用して送信されている。

フェムト基地局３のサービスエリアがユーザの自宅またはユーザのオフィスにうまく適応されるので、モバイル端末２は、特定モードにあるとき、重要な変更なしに、フェムト基地局３によって発せられた信号を正確に受信する。したがって、誤り検出に指定されたこうしたシンボル当たりビット量を使用してフェムト基地局３が変調または符号化方式でサービスをブロードキャストする必要はない。フェムト基地局は一般に、１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭ変調方式（直角変調振幅）を使用することができる。

こうした変調変換を実施するために、フェムト基地局は、特定のモデム（図示せず）を備えてよい。こうしたモデムは、フェムト基地局３でブロードキャストサービスが受信されると、それに関するデータを復調し、フェムト基地局３がブロードキャストサービスを中継する前に、家屋内ブロードキャストに適応された変調方式でそれを変調する。

フェムト基地局３は、高速インターネット接続を介してモバイルネットワーク１０にも接続される。こうした高速接続は、ＤＳＬ接続またはケーブル接続にあり得る。この接続のおかげで、ユーザは、その移動体が特定モードで構成される場合は、音声またはデータ通信を実施することができる。こうした通信は、ＦＢＳ ３および高速インターネット接続を介して無線通信セルラ端末／モバイルネットワークから無線通信セルラネットワーク／モバイル端末に送信される。

有利には、ページング要求もまた、フェムト基地局３で、フェムト基地局３が位置するカバレッジ内で広域基地局１から直接受信される。次いで、２回目に、ページング要求は、モバイル端末２が特定モードにある場合、フェムト基地局３からモバイル端末２に中継される。これらのページング要求への応答は有利には、フェムト基地局３および高速インターネット接続を介して無線通信セルラネットワーク１０に送信される。

Claims (10)

1. 無線通信セルラネットワーク（１０）からモバイル端末（２）にブロードキャストサービスを送信するための方法であって、前記モバイル端末（２）が、第１の一般モードで、前記無線通信セルラネットワーク（１０）に属する複数の広域基地局のうちの１つの広域基地局（１）から直接に、または第２の特定モードで、フェムト基地局（３）を介して前記ブロードキャストサービスを受信するように構成され、前記フェムト基地局（３）が、前記モバイル端末（２）が前記フェムト基地局（３）のカバレッジ内にあるとき、前記モバイル端末（２）と前記無線通信セルラネットワーク（１０）との間の音声またはデータ通信を可能にするために高速インターネット接続（２、２２）を介して前記無線通信セルラネットワーク（１０）にさらに接続される方法において、
   前記フェムト基地局（３）が位置するカバレッジ内で広域基地局（１）によってブロードキャストされるサービスを、前記フェムト基地局（３）で直接受信するステップ（Ｓ３０）と、
   前記モバイル端末（２）が第２の特定モードにあるとき、中継されたサービスを前記モバイル端末（２）が受信することができるように、受信したサービスを前記フェムト基地局（３）から中継するステップ（Ｓ３２）とを含むことを特徴とする、方法。
2. 受信したサービスを中継する前記ステップの前に、前記フェムト基地局（３）で、受信したブロードキャストサービスの変調および／または符号化方式を修正するステップ（Ｓ３１）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブロードキャストサービスを送信するための方法。
3. 受信したサービスを中継する前記ステップが、１６ＱＡＭ変調方式を使用することによって実施されることを特徴とする、請求項２に記載のブロードキャストサービスを送信するための方法。
4. 受信したサービスを中継する前記ステップが、６４ＱＡＭ変調方式を使用することによって実施されることを特徴とする、請求項２に記載のブロードキャストサービスを送信するための方法。
5. 請求項１に記載の方法により、無線通信セルラネットワーク（１０）からモバイル端末（２）にブロードキャストサービスを送信するためのフェムト基地局（３）であって、前記モバイル端末（２）が前記フェムト基地局（３）のカバレッジ内にあるとき、前記モバイル端末（２）と前記無線通信セルラネットワーク（１０）との間の音声またはデータ通信を可能にするために高速インターネット接続（２、２２）を介して前記無線通信セルラネットワーク（１０）に接続されるフェムト基地局（３）において、
   前記フェムト基地局（３）が位置するカバレッジ内で前記無線通信セルラネットワーク（１０）の広域基地局（１）によってブロードキャストされるサービスを直接受信し、
   前記モバイル端末（２）が前記フェムト基地局（３）のカバレッジ内にあるとき、中継されたサービスを前記モバイル端末（２）が受信することができるように、受信したサービスを中継するように構成されることを特徴とする、フェムト基地局（３）
6. 前記ブロードキャストされたサービスを中継する前に、受信したブロードキャストサービスの変調および／または符号化方式を修正するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項５に記載のフェムト基地局（３）。
7. 前記フェムト基地局（３）が、受信したサービスを１６ＱＡＭ変調方式を使用することによって中継するように構成されることを特徴とする、請求項６に記載のフェムト基地局（３）。
8. 前記フェムト基地局（３）が、受信したサービスを６４ＱＡＭ変調方式を使用することによって中継するように構成されることを特徴とする、請求項６に記載のフェムト基地局（３）。
9. 前記高速接続がＤＳＬ接続であることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載のフェムト基地局（３）。
10. 前記高速接続がケーブル接続であることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載のフェムト基地局（３）。

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