JP5564059B2 - 無線通信システムにおけるフェムトセルの運営方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信に係り、特に、フェムトセルを運営する方法に関するものである。

通信の発達とマルチメディア技術の普及に伴って、様々な大容量伝送技術が無線通信システムに適用されている。無線容量を増大させるための方法には、より多い周波数リソースを割り当てる方法があるが、限られた周波数リソースを多数のユーザに割り当てるには限界がある。限られた周波数リソースをより效率的に活用できる方法の一つに、セルの大きさを小さくする方法がある。セルの大きさを小さくすると、一つの基地局がサービスすべきユーザの数が減るから、基地局はより多い周波数リソースをユーザに割り当てることができる。セルの大きさを小さくすると、より良い状態の大容量サービスを多数のユーザに提供することができる。

近年、家庭やオフィスに設置されるフェムトセル（ｆｅｍｔｏ-ｃｅｌｌ）技術に関する研究が活発に行われている。フェムトセルとは、家庭やオフィスなどの室内で用いられる超小型の移動通信基地局のことを意味する。フェムトセルは、ピコセル（ｐｉｃｏ−ｃｅｌｌ）と略同様の意味で使われ、ただし、ピコセルよりも進化した機能を有する意味で使われている。フェムトセルは、家庭やオフィスに普及されているＩＰネットワークと連結され、ＩＰネットワークを介して移動通信システムのコアネットワーク（ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続して移動通信サービスを提供する。例えば、フェムトセルは、デジタル加入者回線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ；ＤＳＬ）を介して移動通信システムのコアネットワークに接続する。移動通信システムのユーザは、室外では既存のマクロセル（ｍａｃｒｏ−ｃｅｌｌ）からサービスを受け、室内ではフェムトセルからサービスを受ければよい。フェムトセルは、既存のマクロセルのサービスが建物内で劣化する点を補完することで、移動通信システムの室内カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を改善し、定められた特定ユーザにのみサービスを提供できるので、高品質の音声サービス及びデータサービスを提供することができる。なお、フェムトセルは、マクロセルからは提供されない新しいサービスを提供することができ、かつ、フェムトセルの普及によって有無線融合（Ｆｉｘｅｄ−Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ；ＦＭＣ）が加速化するとともに産業基盤費用を節減することができる。

フェムトセルは、個人が自身の家庭やオフィスなどに設置し、特定ユーザのみ接続可能な個人用通信装備である。一般に、家庭やオフィスに設置される通信装備は、電源がついた後には、使用されない場合にも、電源がついた状態を維持する。フェムトセルとマクロセルとの干渉を減らすために、フェムトセルは、マクロセルと異なる周波数帯域を使用することができる。フェムトセルに接続できない端末がフェムトセルのセル領域に位置する場合、フェムトセルの周波数帯域が使われているか否かによらず、端末は、フェムトセルに割り当てられた周波数帯域を使用できず、他の周波数帯域を使用しなければならない。これにより、フェムトセルに隣接する端末に対する無線リソース使用に制約が生じ、限られた無線リソースの效率的な使用を妨げることがある。

したがって、フェムトセルを效率的に運営しうる方法が望まれる。

本発明が解決しようとする技術的課題は、フェムトセルを效率的に運営できる方法を提供することである。

本発明の一様態に係る、無線通信システムにおけるフェムトセルの運営方法は、特定端末グループに属するＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）端末及び該特定端末グループに含まれないｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供する運営モードから、前記ＣＳＧ端末にのみサービスを提供する運営モードへの変更がトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）される段階と、前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に運営モードの変更を知らせ、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末のハンドオーバーを行う段階と、を含む。

本発明の他の様態に係る、無線通信システムにおけるフェムトセルの運営方法は、特定端末グループに属するＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）端末にのみサービスを提供する運営モードから、前記ＣＳＧ端末及び前記特定端末グループに含まれないｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供する運営モードへの変更がトリガーされる段階と、前記ＣＳＧ端末または前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に運営モードの変更を知らせる段階と、を含む。

本発明のさらに他の様態に係る、マクロセル及びフェムトセルを含む階層的セル構造の無線通信システムにおいてハンドオーバー手順を行う方法は、ハンドオーバー基準を判断する段階と、前記ハンドオーバー基準に基づいてハンドオーバーを決定してマクロセルまたは隣接フェムトセルにハンドオーバーを行う段階と、を含み、前記ハンドオーバー基準は、接続しているフェムトセルの電源が消えた状態、接続しているフェムトセルのデータ率が臨界値以下であるか否か、及びフェムトセルのサービス政策のうち少なくとも一つである。

フェムトセルを效率的に運営でき、かつ、フェムトセルに隣接する端末に対する制約を低減することができる。使用していないフェムトセルの周波数帯域を活用でき、これによって高いデータ率のサービスを提供することができる。

無線通信システムを示すブロック図である。

無線フレームの構造の一例を示す図である。

フレーム構造の一例を示す図である。

物理的リソースユニットのマッピングの一例を示す図である。

本発明の一実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図である。

本発明の他の実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図である。

マクロセル及びフェムトセルの配置関係の一例を示す図である。

本発明のさらに他の実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図である。

端末の構成を示すブロック図である。

フェムトセルの構成を示すブロック図である。

本発明の一実施例に係る移動フェムトセルを含む無線通信システムを示すブロック図である。

本発明の一実施例に係るフェムトセルの動作モードを示すブロック図である。

本発明の一実施例に係るハンドオーバー手順を示すフローチャートである。

以下の技術は、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）などのような様々な無線通信システムに適用することができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡ２０００のような無線技術（ｒａｄｉｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）とすることができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）／ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような無線技術とすることができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２−２０、Ｅ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ）などのような無線技術とすることができる。ＵＴＲＡは、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の一部である。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、Ｅ−ＵＴＲＡを使用するＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ）の一部で、ダウンリンクにおいてＯＦＤＭＡを採用し、アップリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡを採用する。ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅの進化である。

図１は、無線通信システムを示すブロック図である。無線通信システムは、音声、パケットデータなどの様々な通信サービスを提供するために広く配置される。

図１を参照すると、一般の無線通信システムは、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、ＵＥ）及び基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、ＢＳ）を含む。端末は、固定していてもよく、移動性を有してもよいし、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＵＴ（Ｕｓｅｒ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、無線機器（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ）等の別の用語とも呼ばれる。基地局は、一般に、端末と通信する固定した地点（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）のことをいい、ノード−Ｂ（Ｎｏｄｅ−Ｂ）、ＢＴＳ（Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）、アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）等の別の用語とも呼ばれる。

一つの基地局は、一つ以上のセル（ｃｅｌｌ）をカバーすることができる。

基地局は、セルカバレッジまたは配置方式によってフェムト基地局（ｆｅｍｔｏ ＢＳ）２０とマクロ基地局（ｍａｃｒｏ ＢＳ）６０とに分類することができる。フェムト基地局２０のセルは、マクロ基地局６０のセルよりも小さい大きさを有する。フェムト基地局２０のセルの全部または一部は、マクロ基地局６０のセルと重なることがある。このように、広い範囲のセル内に小さい範囲のセルが重なって配置される構造を、階層的（ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）セル構造という。

フェムト基地局２０は、フェムトセル（ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）、ホームノード−Ｂ（ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ−Ｂ）、ＨｅＮＢ（ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ−Ｂ）、ＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）セル等の別の用語とも呼ばれる。マクロ基地局６０は、フェムトセルと区別して、マクロセル（ｍａｃｒｏ−ｃｅｌｌ）とも呼ばれる。

フェムト基地局２０は、Ｉｕｈインターフェースを介してフェムトゲートウェイ（ｆｅｍｔｏ ｇａｔｅｗａｙ）３０に連結される。Ｉｕｈインターフェースは、ＩＰネットワークを通じたフェムト基地局２０とフェムトゲートウェイ３０との間のインターフェースを意味する。フェムトゲートウェイ３０は、少なくとも一つのフェムト基地局２０を管理する個体（ｅｎｔｉｔｙ）である。フェムトゲートウェイ３０は、フェムト基地局２０を無線通信システムのコアネットワーク（ｃｏｒｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）９０に接続させるために、フェムト基地局２０の登録、認証及び保安手順を行う。マクロ基地局６０は、Ｉｕｂインターフェースを介してＲＮＣ（ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌ）７０に連結される。ＲＮＣ ７０は、少なくとも一つのマクロ基地局６０を管理する個体で、マクロ基地局６０をコアネットワーク９０に接続させる。マクロ基地局６０はコアネットワーク９０と専用線で接続するのに対し、フェムト基地局２０はＩＰネットワークを介してコアネットワーク９０に接続する。ここでは、フェムト基地局２０がフェムトゲートウェイ３０を介してコアネットワーク９０に接続するとして説明するが、フェムト基地局２０はフェムトゲートウェイ３０を介さずにコアネットワーク９０に接続してもよい。

フェムト基地局２０に接続する端末を、フェムト端末（ｆｅｍｔｏ ＵＥ）１０といい、マクロ基地局６０に接続する端末をマクロ端末（ｍａｃｒｏ ＵＥ）５０という。フェムト端末１０は、マクロ基地局へのハンドオーバーによってマクロ端末５０になることができ、マクロ端末５０は、フェムト基地局へのハンドオーバーによってフェムト端末１０になることができる。

フェムト基地局２０は、ＩＰネットワークと有線または無線で接続することができる。フェムト基地局２０とＩＰネットワークとの接続のために無線ＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）、電力線通信（ｐｏｗｅｒｌｉｎｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＰＬＣ）、ホームＰＮＡ（ｈｏｍｅ ｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ａｌｌｉａｎｃｅ、Ｈｏｍｅ ＰＮＡ）、ＲＳ−４８５等、周知のモジュールを使用することができる。ＩＰネットワークに無線で連結されるフェムト基地局を、無線フェムトセルという。無線フェムトセルは、ユーザの便宜のために、バッテリーを使用することができ、バッテリー使用による電力消耗を低減できる方法が必要である。フェムト基地局２０の電力消耗を低減し、限られた無線リソースを效率的に使用するために、フェムト基地局２０のモードを設定することができる。例えば、フェムト基地局２０は、アイドルモード（ｉｄｌｅ ｍｏｄｅ）、アクティブモード（ａｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅ）などの方式でサービスを提供することができる。無線フェムトセルは、無線ＬＡＮ機能を有し、無線ＡＰと統合して使用することができる。無線フェムトセルは運送手段に設置されてもよい。運送手段に設置されて移動性を持つフェムトセルを、移動フェムトセル（ｍｏｂｉｌｅ ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）という。

＜マクロ基地局とフェムトゲートウェイとの配置関係＞

フェムトゲートウェイ３０は、マクロ基地局６０と関連付けて構成すればよい。例えば、一つのマクロ基地局６０に一つのフェムトゲートウェイ３０が対応して構成されればよい。または、マクロ基地局６０によりカバーされる多数のセクター（ｓｅｃｔｏｒ）において、各セクターごとに一つのフェムトゲートウェイ３０が対応して構成されてもよい。または、マクロ基地局６０のセル領域を多数の領域に分け、分けらたそれぞれの領域または領域のグループに一つのフェムトゲートウェイ３０が対応して構成されてもよい。または、多数のマクロ基地局６０をグループに束ねて、一つのマクロ基地局グループに一つのフェムトゲートウェイ３０が対応して構成されてもよい。または、一つのトラッキング領域（ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｒｅａ）に一つのフェムトゲートウェイ３０が対応して構成されてもよい。または、フェムトゲートウェイ３０は、マクロ基地局３０やトラッキング領域によらず、フェムトゲートウェイ３０の管理範囲が定義されてもよい。

フェムト基地局２０またはマクロ基地局６０が自動構成（ｓｅｌｆ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）手順を行う時、上述したフェムトゲートウェイ３０の構成情報を、フェムト基地局２０またはマクロ基地局６０がコアネットワーク９０に要請すればいい。コアネットワーク９０は、フェムトゲートウェイ３０の構成情報をフェムト基地局２０またはマクロ基地局６０に提供することができる。フェムト基地局２０またはマクロ基地局６０は、フェムトゲートウェイ３０の構成情報を、必要によってフェムト端末１０またはマクロ端末５０に提供することができる。フェムトゲートウェイ３０の構成情報は、フェムトゲートウェイ３０のＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）情報などにすればよい。

無線通信システムにおいて、マクロ基地局６０は、無線資源の効率を高めるために、ＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）を使用することができる。マクロ基地局６０は、フェムト基地局２０の配置構造を考慮してＦＦＲ因子を決定することができる。マクロ基地局６０は、フェムト基地局２０の配置に対する臨界値を決定することができ、フェムト基地局２０の配置が、定められた臨界値以上である場合には、低いＦＦＲ因子をマクロ端末５０に与えることができる。フェムト基地局２０の配置に対する臨界値は、定められた領域に配置されるフェムト基地局２０の数、密集度などであればよい。

マクロ基地局６０が多数のセクターを有することができ、各セクター別に異なる周波数帯域を使用することができる。この場合、各セクターに含まれるフェムト基地局２０は、別のセクターで使われる周波数帯域を使用することができる。これにより、マクロ基地局６０とフェムト基地局２０間の干渉を緩和することができる。フェムト基地局２０間のＦＦＲは、フェムト基地局２０間に構成される無線インターフェースまたはフェムトゲートウェイ３０を介して行えばよい。例えば、隣接するフェムト基地局２０同士は、自身が使用するＦＦＲに関する情報を交換して、干渉が最小化するように周波数帯域を割り当てることができる。または、フェムト基地局２０は、フェムトゲートウェイ３０に、ＦＦＲに適用する周波数帯域を要請することができ、フェムトゲートウェイ３０は、フェムト基地局２０間の配置構造を考慮して、フェムト基地局２０に、ＦＦＲに適用する周波数帯域を割り当てることができる。

フェムト基地局２０に関する情報は、マクロ基地局６０またはフェムト基地局２０からブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）されてよい。マクロ端末５０またはフェムト端末１０は、フェムト基地局２０のブロードキャストメッセージをモニタリングして、隣接フェムト基地局２０の情報を獲得することができる。フェムト基地局２０のシステム情報は、マクロ基地局６０またはフェムト基地局２０からブロードキャストされず、マルチキャスト（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）またはユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）されてもよい。

マクロ基地局６０及びフェムト基地局２０のセルＩＤセットは、互いに異なる特定シンボルまたはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）で提供することができる。ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態またはＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態のフェムト端末１０またはマクロ端末５０は、自動探索機能（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｓｅａｒｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いてセル選択またはセル再選択を行うことができる。または、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態またはＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態のフェムト端末１０またはマクロ端末５０は、手動的探索（ｍａｎｕａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）でセル選択またはセル再選択を行ってもよい。自動探索機能とは、基地局からの命令やセル探索のためのギャップ（ｇａｐ）の割当なく、端末が自分からセル選択またはセル再選択のためのセル探索を行う方式のことをいう。手動的探索とは、端末が、基地局から割り当てられたセル探索のためのギャップを用いてセル選択またはセル再選択を行う方式のことをいう。ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態の端末は、自動探索のための測定ギャップが必要であるということを、ネットワークに知らせることができ、ネットワークは、測定ギャップを端末に割り当てることができる。周波数内移動性（Ｉｎｔｒａ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）により、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態の端末は、接続可能なフェムト基地局２０から、最善セル原則（ｂｅｓｔ ｃｅｌｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に基づいて最も高いランクのセルを選択することができる。

端末は、接続可能な適切なフェムト基地局を示す情報を、サービング基地局に報告することができる。サービング基地局とは、端末に通信サービスを提供しているフェムト基地局またはマクロ基地局のことを意味する。端末は、自身が持っているホワイトリスト（ｗｈｉｔｅ ｌｉｓｔ）に基づき、接続する適切なフェムト基地局を確認することができる。ホワイトリストは、接続可能なフェムト基地局のリスト、フェムト基地局の状態などに関する情報を含む。ホワイトリストは上位層から提供されればよい。フェムト基地局２０またはマクロ基地局６０は、フェムト基地局であるか否かを指示するセル指示子（例：１ｂｉｔ）を伝送したり、特定ＰＣＩ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｅｌｌ ＩＤ）を使用してフェムト基地局であるか否かを示すことができる。セル指示子は、ブロードキャストメッセージまたはページングメッセージ（ｐａｇｉｎｇ ｍｅｓｓａｇｅ）を通じて伝送されればいい。

以下では、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ、ＤＬ）は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク（ｕｐｌｉｎｋ、ＵＬ）は、端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおいて、送信機は基地局の一部分であり、受信機は端末の一部分であればよい。アップリンクにおいて、送信機は端末の一部分であり、受信機は基地局の一部分であればよい。

無線通信システムに適用される多重接続手法には制限がない。ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡ及びＯＦＤＭＡのような様々な多重接続手法を用いることができる。

図２に、無線フレームの構造の一例を示す。該無線フレーム構造は、階層的セル構造において、マクロセル及びフェムトセルのうち少なくとも一つに用いられてよい。

図２を参照すると、無線フレーム（Ｒａｄｉｏ Ｆｒａｍｅ）は、１０個のサブフレーム（Ｓｕｂｆｒａｍｅ）からなり、一つのサブフレームは、２個のスロット（Ｓｌｏｔ）からなることができる。無線フレーム内のスロットは、０番から１９番までのスロット番号が付けられる。１サブフレームが伝送されるのにかかる時間を、ＴＴＩ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）という。ＴＴＩは、データ伝送のためのスケジューリング単位といえる。例えば、１無線フレームの長さは１０ｍｓで、１サブフレームの長さは１ｍｓで、１スロットの長さは０．５ｍｓでよい。

サブフレームは、時間領域において２個のスロットに区分されてよい。スロットは、時間領域（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）及び周波数領域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）において無線リソースを割り当てるための単位といえる。１スロットは、時間領域において複数のＯＦＤＭシンボルと周波数領域において少なくとも一つの副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）を含むことができる。例えば、１スロットは、７または６個のＯＦＤＭシンボルを含むことができる。サブフレームは、多数のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ；ＲＢ）を含むことができる。リソースブロックは、端末に割り当てる無線リソースの基本単位である。リソースブロックは、多数の副搬送波を含むことができる。例えば、リソースブロックは、周波数領域において連続する１２個の副搬送波と時間領域において２個のスロットとからなる領域と定義できる。１０個のサブフレームが１個の無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）を構成できる。

サブフレームにおいて周波数帯域を３部分に分け、両側の２部分を制御領域とし、中間部分をデータ領域とすることができる。制御領域とデータ領域が互いに異なる周波数帯域を使用するので、ＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）されている。これは、一例に過ぎず、サブフレーム上において制御領域とデータ領域の配置は制限されない。また、無線フレームに含まれるサブフレームの数またはサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、様々に変更可能である。

各端末に割り当てられるスロットは、サブフレーム上で周波数跳躍（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）することができる。すなわち、一つの端末に割り当てられる２個のスロットのいずれか一方は、一側の周波数バンドで割り当てられ、いずれか他方のスロットは、他側の周波数バンドで、いずれか一方のスロットとずれるようにして割り当てられることができる。一つの端末に対する制御領域を、互いに異なる周波数バンドに割り当てられるスロットを通じて伝送することによって、周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。また、複数のユーザのための信号同士は、ＣＤＭ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）で多重化されることができる。

無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数またはサブフレームに含まれるスロットの数は、様々に変更可能である。

図３に、フレーム構造の一例を示す。該フレーム構造は、階層的セル構造において、マクロセル及びフェムトセルの少なくとも一つに用いられてよい。

図３を参照すると、スーパーフレームは、スーパーフレームヘッダー（Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ Ｈｅａｄｅｒ）と４個のフレーム（Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を含む。各スーパーフレームの大きさは２０ｍｓで、各フレームの大きさは５ｍｓであるとするが、これに限定されない。スーパーフレームヘッダーはスーパーフレームの先頭に配置することができ、スーパーフレームヘッダーには、共用制御チャネル（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）が割り当てられる。共用制御チャネルは、スーパーフレームを構成するフレームに関する情報またはシステム情報のように、セル内の全端末が共通に活用できる制御情報を伝送するために使われるチャネルである。スーパーフレームヘッダー内にまたはスーパーフレームヘッダーに隣接して、同期信号（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を伝送するための同期チャネルが配置されてよい。同期信号は、セルＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）のようなセル情報を含むことができる。

１フレームは、多数のサブフレームＳＦ０、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６、ＳＦ７を含む。各サブフレームは、アップリンクまたはダウンリンク伝送のために使われることができる。サブフレームは、６個または７個のＯＦＤＭＡシンボルから構成されてよいが、これに制限されない。フレームには、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式またはＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式を適用することができる。ＴＤＤ方式において、各サブフレームは、同じ周波数で互いに異なる時間にアップリンク伝送またはダウンリンク伝送のために用いられる。すなわち、ＴＤＤ方式のフレーム内のサブフレームは、時間領域においてアップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームとに区分される。ＦＤＤ方式において、各サブフレームは、同一時間の互いに異なる周波数においてアップリンク伝送またはダウンリンク伝送のために使用される。すなわち、ＦＤＤ方式のフレーム内のサブフレームは、周波数領域においてアップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームとに区分される。アップリンク伝送とダウンリンク伝送は、互いに異なる周波数帯域で同時に行われることができる。

サブフレームは、少なくとも一つの周波数区画（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）を含む。周波数区画は、少なくとも一つの物理的リソースユニット（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ、ＰＲＵ）から構成される。周波数区画は、連続した（Ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）ＰＲＵ及び／または分散的（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ／ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）ＰＲＵを含むことができる。周波数区画は、部分的周波数再使用（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ、ＦＦＲ）またはマルチキャスト及びブロードキャストサービス（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ、ＭＢＳ）のような異なる目的のために用いることができる。

ＰＲＵは、複数個の物理的に連続したＯＦＤＭＡシンボルと複数個の物理的に連続的した副搬送波とを含むリソース割当のための基本的な物理的ユニットと定義される。ＰＲＵに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、一つのサブフレームに含まれるＯＦＤＭＡシンボルの個数と同一でよい。例えば、一つのサーフフレームが６個のＯＦＤＭＡシンボルから構成される時、ＰＲＵは、１８個の副搬送波及び６個のＯＦＤＭＡシンボルと定義できる。論理的リソースユニット（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ、ＬＲＵ）は、分散的（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）リソース割当及び局部的（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）リソース割当のための基本的な論理単位である。ＬＲＵは、複数個のＯＦＤＭＡシンボルと複数個の副搬送波で定義され、ＰＲＵで使用されるパイロットを含む。したがって、一つのＬＲＵにおける適切な副搬送波の個数は、割り当てられたパイロットの数に依存する。

分散リソースユニット（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ、ＤＲＵ）は、周波数ダイバーシティ利得を得るために用いることができる。ＤＲＵは、一つの周波数区画内に分散された副搬送波グループを含む。ＤＲＵの物理的大きさは、ＰＲＵの物理的大きさと同一である。ＤＲＵにおいて、分散された各副搬送波グループを形成する最小の物理的に連続した副搬送波単位は、一つ以上の副搬送波でよい。

連続リソースユニット（Ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ ｏｒ Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ、ＣＲＵ）は、周波数選択的スケジューリング利得を得るために用いることができる。ＣＲＵは、局部的副搬送波グループを含む。ＣＲＵの物理的大きさは、ＰＲＵの物理的大きさと同一である。ＣＲＵ及びＤＲＵは、周波数領域においてＦＤＭ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式で支援されればよい。

図４に、物理的リソースユニットのマッピングの一例を示す。

図４を参照すると、システムの帯域幅で使われる全体副搬送波は、ＰＲＵを構成する。一つのＰＲＵは、周波数領域で１８副搬送波を含み、時間領域で６個のＯＦＤＭＡシンボルまたは７個のＯＦＤＭＡシンボルを含んでなることができる。ＰＲＵに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、サブフレームのタイプに依存する。サブフレームのタイプには、６個のＯＦＤＭシンボルを含むサブフレームタイプ−１及び７個のＯＦＤＭＡシンボルを含むサブフレームタイプ−２があるが、これに制限されず、５個のＯＦＤＭＡシンボル、９個のＯＦＤＭＡシンボルなど、様々な数のＯＦＤＭシンボルを含むサブフレームタイプを定義できる。

ＰＲＵは、あらかじめ定められたＰＲＵパーティショニング（ＰＲＵ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）方法によってサブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）及びミニバンド（ｍｉｎｉｂａｎｄ）に分けられる（Ｓ１１０）。サブバンドは、周波数領域で連続するＰＲＵの単位またはＣＲＵを形成する最小単位を意味する。サブバンドの周波数領域の大きさは、４ＰＲＵであればよい。ミニバンドは、分散されるＰＲＵの単位またはＤＲＵを形成する単位を意味する。ミニバンドの周波数領域の大きさは、１ ＰＲＵまたはＰＲＵの整数倍であればいい。全体ＰＲＵにおいてサブバンドの大きさである４ ＰＲＵ単位で選択されて、サブバンド及びミニバンドに割り当てられることができる。サブバンドに属するＰＲＵをＰＲＵ_ＳＢとし、ミニバンドに属するＰＲＵをＰＲＵ_ＭＢとする。全体ＰＲＵの数は、ＰＲＵ_ＳＢの数とＰＲＵ_ＭＢの数との和と同一である。サブバンドのＰＲＵ_ＳＢ及びミニバンドのＰＲＵ_ＭＢは、並べ替えられる（ｒｅｏｒｄｅｒｅｄ）。サブバンドのＰＲＵ_ＳＢは、０から（ＰＲＵ_ＳＢの数−１）までナンバリングされ、ミニバンドのＰＲＵ_ＭＢは、０から（ＰＲＵ_ＭＢの数−１）までナンバリングされる。

ミニバンドのＰＲＵ_ＭＢは、各周波数区画で周波数ダイバーシティ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を保障できるように、周波数領域において置き換わるようにミニバンドパーミュテーション（ｍｉｎｉｂａｎｄ ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）される（Ｓ１２０）。すなわち、ナンバリングされたＰＲＵ_ＭＢは、あらかじめ定められたパーミュテーション（または、マッピング規則）にしたがって置き換えられ、ＰＰＲＵ_ＭＳ（ｐｅｒｍｕｔｅｄ−ＰＲＵ_ＭＳ）となる。

以降、ＰＲＵ_ＳＢ及びＰＲＵ_ＭＢは、一つ以上の周波数区画に割り当てられる。周波数区画別にＣＲＵ／ＤＲＵの割当、セクター特定パーミュテーション、副搬送波パーミュテーションなどのセル特定リソースマッピング手順が行われる。

このように、ＰＲＵの分割過程において４ＰＲＵ単位で選択されて、サブバンド及びミニバンドに割り当てられるので、周波数領域で物理的に連続するＣＲＵの基本大きさは、４ＣＲＵとなる。すなわち、周波数領域において物理的に連続する周波数バンドは、４ＰＲＵ単位でのみ保障することができる。４ＰＲＵよりも小さい大きさの無線リソースを用いるユーザデータまたは制御信号に対しては、周波数領域において連続する４ＰＲＵの一部ＰＲＵが割り当てられればよい。しかし、４ＰＲＵよりも大きい大きさの無線リソースを用いるユーザデータまたは制御信号に対しては、周波数領域において４ＰＲＵ以上の連続するＰＲＵを割り当てることができない。すなわち、４ＰＲＵ以上の連続するＰＲＵを必要とするチャネルは支援されない。様々な大きさのデータ（以下、データは、ユーザデータ及び制御信号を含む）に対する無線リソース割当には制限がある。また、４ＰＲＵ以下の連続するＰＲＵを必要とする無線リソースを用いるユーザデータまたは制御信号に対しても、それに対する周波数領域における割当が、サブバンドの割り当てられた領域に制限されるという制約がある。

無線通信システムの帯域幅は、多数の周波数区画に分割されてよく、分割された周波数区画は、マクロセルのデータ及び／または制御信号のための周波数区画、マクロセルのブロードキャストチャネルのための周波数区画、フェムトセルのための周波数区画などに割り当てられればいい。マクロセルのデータ及び／または制御信号のための周波数区画は、フェムトセルのための周波数区画として共同使用されるように割り当てられてよいが、マクロセルのブロードキャストチャネルのための周波数区画は、フェムトセルのための周波数区画として割り当てられなくていい。

＜フェムトセルの運営モード＞

次に、フェムトセルを效率的に運営できる方法について説明する。フェムトセルを效率的に運営するために、フェムトセルの運営モードは、（１）パブリックモード（ｐｕｂｌｉｃ ｍｏｄｅ）（２）プライベートモード（ｐｒｉｖａｔｅ ｍｏｄｅ）（３）フレキシブルプライベートモード（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｖａｔｅ ｍｏｄｅ）に分類される。

（１）パブリックモードは、フェムトセルが一般の基地局のように運営されるモードである。すなわち、パブリックモードのフェムトセルは、マクロセルと同様、全ての端末に接続を許容することができる。パブリックモードのフェムトセルは、接続を要請する端末に開放されて（ｏｐｅｎｅｄ）サービスを提供することができる。パブリックモードのフェムトセルを、パブリックフェムトセルという。

（２）プライベートモードは、フェムトセルが特定端末にのみサービスを提供するモードである。プライベートモードのフェムトセルに接続できる端末または端末グループを、ＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）という。プライベートモードのフェムトセルは、自身に関連付いているＣＳＧの端末にのみサービスを提供することができる。プライベートモードのフェムトセルは、端末の接続に対して閉鎖されて（ｃｌｏｓｅｄ）接続を許容する。プライベートモードのフェムトセルを、プライベートフェムトセルという。

（３）フレキシブルプライベートモードは、自身に関連付いているＣＳＧの端末及びＣＳＧに含まれないｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供するモードである。フレキシブルプライベートモードは、パブリックモード及びプライベートモードを複合的に行うモードといえる。フレキシブルプライベートモードのフェムトセルは、ＣＳＧ端末及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末に差別化したサービスを提供することができる。フレキシブルプライベートモードのフェムトセルは、ＣＳＧ端末に接続優先権を与えて、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末より優先してサービスを提供できる。フレキシブルプライベートモードのフェムトセルを、フレキシブルプライベートフェムトセルという。

フェムトセルの運営モードは、所有者または運営者の政策またはフェムトセルのサービス状況によって変更可能である。例えば、プライベートモードのフェムトセルは、所有者または運営者の調整またはフェムトセルのサービス状況によってフレキシブルプライベートモードに切り替わることがある。また、フレキシブルプライベートモードのフェムトセルは、所有者または運営者の調整またはフェムトセルのサービス状況によってプライベートモードに切り替わることがある。

＜プライベートモードからフレキシブルプライベートモードへの切替＞

図５に、本発明の一実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図で、プライベートモードのフェムトセルがフレキシブルプライベートモードに切り替わる手順、及びフェムトセルの運営モード切替によるｎｏｎ−ＣＳＧ端末の接続手順を示している。

図５を参照すると、フェムトセルの運営モード変更は、運営モード変更トリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）の発生したか否かによって行うことができる（Ｓ２１０）。プライベートモードからフレキシブルプライベートモードへの運営モード変更トリガーは、ＣＳＧ端末またはｎｏｎ−ＣＳＧ端末の要請またはフェムトセルのサービス状況に応じて定められてよい。プライベートフェムトセルは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末の接続要請によって運営モードの変更を考慮すればいい。または、プライベートフェムトセルは、自身が提供できる最大データ率（ｄａｔａ ｒａｔｅ）に比べて現在提供しているデータ率が低い場合に、フレキシブルプライベートモードへの切替を考慮してもよい。例えば、プライベートフェムトセル内に位置する全ＣＳＧ端末が、アイドルモード（ｉｄｌｅ ｍｏｄｅ）またはスリープモード（ｓｌｅｅｐ ｍｏｄｅ）である場合、またはプライベートフェムトセル内にＣＳＧ端末が存在しない場合に、フレキシブルプライベートモードへの切替を考慮してもよい。または、プライベートフェムトセル内に位置するＣＳＧ端末に提供するデータ率が、特定臨界値以下である場合に、フレキシブルプライベートモードへの切替を考慮してもよい。プライベートフェムトセルが持っている帯域幅のうち、ＣＳＧ端末に割り当てられた帯域幅以外の残り帯域幅が臨界値以上である場合に、フレキシブルプライベートモードへの切替を考慮してもよい。

運営モードの変更を決定したフェムトセルは、フェムトゲートウェイ（ｆｅｍｔｏ ＧＷ）または無線通信システムのコアネットワーク（ＣＮ）に、運営モード変更メッセージを伝送する（Ｓ２２０）。運営モード変更メッセージは、フェムトセルのセルＩＤ、ＣＳＧ ＩＤ、ＣＳＧリスト、フェムトセルの運営モード情報などを含むことができる。運営モード変更は、フェムトセルの設定を新しくするということを意味できる。運営モード変更情報は、フェムトセルの設定メッセージに含まれればいい。

フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、フェムトセルに、運営モード変更メッセージに対する応答として確認メッセージを伝送できる（Ｓ２３０）。運営モード変更メッセージに対する確認メッセージは、システムによっては省略されてもよい。

フェムトセルは、フレキシブルプライベートモードに切り替わる（Ｓ２４０）。フレキシブルプライベートフェムトセルには、ＣＳＧ端末の他、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末も接続できる。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ＣＳＧ端末に接続優先権を与えて、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末より優先して接続及びサービスを提供することができる。

フレキシブルプライベートモードに切り替わったフェムトセルは、運営モード通知メッセージを伝送する（Ｓ２５０）。運営モード通知メッセージは、フェムトセルの運営モードを表す１ビットまたは１ビット以上の指示子を含むことができる。例えば、指示子のビット値が０であればプライベートモードを表し、１であればフレキシブルプライベートモードを表すことができる。逆に、指示子のビット値が０であればフレキシブルプライベートモードを表し、１であればプライベートモードを表すこともできる。運営モード通知メッセージは、レンジングメッセージ（ｒａｎｇｉｎｇ ｍｅｓｓａｇｅ）、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）、またはシステム情報などを通じて伝送することができる。例えば、フェムトセルの運営モードを表す指示子が、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されて、フェムトセルの運営モードの通知または変更を示すことができる。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などの位相シフトを用いて、ビットを付加することなくフェムトセルの運営モードの変更を知らせることもできる。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されるＣＲＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）に、フェムトセルの運営モードを表す指示子がマスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）されて伝送されてもよい。運営モード通知メッセージは、ＲＲＣ（ｒａｄｉｏ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージ、ＭＡＣ（ｍｅｄｉａ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージまたはＬ１／Ｌ２メッセージのような上位層メッセージを通じて伝送されてもよい。運営モード通知メッセージはブロードキャスティング（ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）されればいい。

一方、プライベートフェムトセルはＣＳＧ ＩＤを伝送し、フレキシブルプライベートフェムトセルはＣＳＧ ＩＤを伝送しないことで、フェムトセルの運営モードを端末に知らせてもよい。または、フェムトセルがプライベートモードである場合とフレキシブルプライベートモードである場合、互いに異なるセルＩＤを使用することによって、フェムトセルの運営モードを知らせてもよい。すなわち、セルＩＤを、プライベートモードのためのセルＩＤとフレキシブルプライベートモードのためのセルＩＤとに区別して使用することができる。フェムトセルのセルＩＤとして、既存のマクロセルのセルＩＤの一部が使用されたり、新しく構成されるセルＩＤが使用されればよく、フェムトセルのセルＩＤの一部がプライベートモードのためのセルＩＤとして使用され、他の一部がフレキシブルプライベートモードのためのセルＩＤとして使用されればよい。

フレキシブルプライベートモードへの切替を知らせる運営モード通知メッセージを受信したｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、接続のためにフレキシブルプライベートフェムトセルに帯域幅要請を伝送することができる（Ｓ２６０）。ｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、プライベートモードのフェムトセルに接続できない端末で、アイドルモードの端末またはマクロセルに接続して通信を行う端末でよい。帯域幅要請は、帯域幅割当に必要な情報を含むメッセージまたは帯域幅要請指示子でよい。帯域幅割当に必要な情報には、端末ＩＤ、Ｆｌｏｗ ＩＤ、スケジューリングタイプなどがある。帯域幅要請メッセージは、ＭＡＣメッセージでよい。一方、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末及びＣＳＧ端末は、ＣＳＧリストまたは接続可能なセルを示すホワイトリスト（ｗｈｉｔｅ ｌｉｓｔ）を持っていればよく、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末及びＣＳＧ端末は、フレキシブルプライベートモードへの切替を知らせる運営モード通知メッセージを受信すると、自身が持っているＣＳＧリストまたはホワイトリスト情報を更新することができる。

フレキシブルプライベートフェムトセルは、帯域幅要請に対する応答としてアップリンク承認（ＵＬ ｇｒａｎｔ）メッセージを伝送する（Ｓ２７０）。アップリンク承認メッセージには、帯域幅要請メッセージに対する確認、アップリンク伝送のための無線リソース情報（位置、大きさなど）、端末ＩＤなどが含まれればいい。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して認証手順を経て使用権限を与え、接続を許容することができる。

フレキシブルプライベートフェムトセルは、接続を要請するｎｏｎ−ＣＳＧ端末情報を、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークに伝送することができる（Ｓ２８０）。フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に関する情報を獲得して、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末の位置情報更新、ページングなどを行うことができる。

アップリンク承認メッセージを受信したｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、割り当てられたアップリンク無線リソースを通じてアップリンクデータを伝送することができる（Ｓ２９０）。

＜フレキシブルプライベートモードからプライベートモードへの切替＞

図６は、本発明の他の実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図であり、フレキシブルプライベートモードのフェムトセルがプライベートモードに切り替わる手順、及びフェムトセルの運営モード切替によるｎｏｎ−ＣＳＧ端末の接続手順を示す。

図６を参照すると、フェムトセルの運営モード変更は、運営モード変更トリガーの発生したか否かによって行うことができる（Ｓ３１０）。フレキシブルプライベートモードからプライベートモードへの運営モード変更トリガーは、ＣＳＧ端末の要請またはフェムトセルのサービス状況によって定められればいい。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ＣＳＧ端末の接続要請によって運営モードの変更を考慮すればいい。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ＣＳＧ端末に接続優先権を与えるので、ＣＳＧ端末が接続を要請すると、プライベートモードへの運営モードの変更を考慮してもよい。または、フレキシブルプライベートフェムトセルがＣＳＧ端末及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供している状態において、ＣＳＧ端末に対するデータ率が高まり、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するサービスがＣＳＧ端末に対するサービスに影響を及ぼすような場合に、プライベートモードへの切替を考慮してもよい。フレキシブルプライベートフェムトセル内に位置するＣＳＧ端末に提供するデータ率が特定臨界値以上である場合、プライベートモードへの切替を考慮してもよい。または、フレキシブルプライベートフェムトセルの持っている帯域幅のうち、ＣＳＧ端末に割り当てられる帯域幅以外の残り帯域幅が臨界値以下である場合、プライベートモードへの切替を考慮してもよい。

運営モードの変更を決定したフェムトセルは、フェムトゲートウェイ（ｆｅｍｔｏ ＧＷ）または無線通信システムのコアネットワーク（ＣＮ）に、運営モード変更メッセージを伝送する（Ｓ３２０）。運営モード変更メッセージには、フェムトセルのセルＩＤ、ＣＳＧ ＩＤ、ＣＳＧリスト、フェムトセルの運営モード情報などが含まれればいい。運営モード変更は、フェムトセルの設定を新しくするということを意味できる。運営モード変更情報は、フェムトセルの設定メッセージに含まれればよい。

フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、フェムトセルに、運営モード変更メッセージに対する応答として確認メッセージを伝送することができる（Ｓ３３０）。運営モード変更メッセージに対する確認メッセージは、システムによって省略してもよい。

フレキシブルプライベートフェムトセルは、端末に、運営モード変更メッセージを伝送する（Ｓ３４０）。端末に伝送される運営モード変更メッセージは、フレキシブルプライベートフェムトセルが一定時間後にプライベートモードに切り替わるということを知らせるメッセージである。運営モード変更メッセージは、全端末にブロードキャストされてもよく、接続しているｎｏｎ−ＣＳＧ端末にマルチキャストまたはユニキャストされてもよい。運営モード変更メッセージは、運営モードが変更されるまで一定周期で繰り返し伝送されてよい。運営モード変更メッセージには、プライベートモードに切り替わる時点に関する情報が含まれればよい。運営モード変更メッセージは、フェムトセルの運営モードの変更を表す１ビットまたは１ビット以上の指示子を含むことができる。例えば、指示子のビット値が０であれば、運営モードの変更がないということを表し、１であれば、運営モードの変更が行われるということを表す。逆に、、指示子のビット値が０であれば運営モードの変更が行われ、１であれば運営モードの変更がないということを表してもよい。運営モード変更メッセージは、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、またはシステム情報などを通じて伝送されればよい。例えば、フェムトセルの運営モードの変更を表す指示子が、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されて、フェムトセルの運営モードの変更または通知を示すことができる。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などの位相シフトを用いて、ビットを付加することなくフェムトセルの運営モードの変更を知らせてもよい。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されるＣＲＣに、フェムトセルの運営モードを表す指示子がマスキングされて、運営モードの変更を示してもよい。運営モード変更メッセージは、ＲＲＣメッセージ、ＭＡＣメッセージまたはＬ１／Ｌ２メッセージのような上位層メッセージを通じて伝送されればいい。

プライベートモードへの切替を知らせる運営モード変更メッセージを受信したｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、マクロセルまたは隣接する他のフェムトセルにハンドオーバーを行う（Ｓ３５０）。すなわち、プライベートモードへの切替を知らせる運営モード変更メッセージは、接続しているｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するハンドオーバーを指示するメッセージになりうる。ｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、プライベートモードへの切替を知らせる運営モード変更メッセージを受信すると、自身の持っているＣＳＧリストまたはホワイトリスト情報を更新すればいい。

フレキシブルプライベートフェムトセルは、端末に、運営モード変更メッセージを伝送した後、運営モードをプライベートモードに変更する（Ｓ３６０）。プライベートモードへの変更は、運営モード変更メッセージを伝送した後、定められた時間後に行われることができる。

＜ノン−オーバーラップ（ｎｏｎ−ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ）フェムトセルの運営モード変更>

図７に、マクロセルとフェムトセルとの配置関係の一例を示す。

図７を参照すると、フェムトセルは、マクロセル１６０のセル領域内に配置されることがあり、これを、オーバーラップフェムトセル（ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）１２０という。フェムトセルは、マクロセル１６０のセル領域外に配置されることがあり、これをノン−オーバーラップフェムトセル（ｎｏｎ−ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）という。ノン−オーバーラップフェムトセルは、システムが異なる他の基地局のセル領域に属しない独立的なフェムトセルであってもよく、異なるシステムにおける基地局のセル領域に属する準（ｓｅｍｉ）独立的なフェムトセルであってもよい。

オーバーラップフェムトセル１２０及びノン−オーバーラップフェムトセル１３０は、上述したように、必要によって運営モードを変更することができる。オーバーラップフェムトセル１２０の場合、フレキシブルプライベートモードからプライベートモードに切り替わる時、接続しているｎｏｎ−ＣＳＧ端末をハンドオーバーさせても、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末はマクロセルにンドオーバーを行うことができる。しかし、ノン−オーバーラップフェムトセル１３０では、フレキシブルプライベートモードからプライベートモードに切り替わる時、接続しているｎｏｎ−ＣＳＧ端末をハンドオーバーさせると、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末はマクロセルまたは他のフェムトセルにハンドオーバーを行えず、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末は通信サービスを受けなくなることがある。ノン−オーバーラップフェムトセル１３０において運営モード切替時にｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対する通信サービスが考慮されなければならない。

図８は、本発明のさらに他の実施例に係るフェムトセルの運営モード切替方法を示す図であり、ノン−オーバーラップフェムトセルにおいて、フレキシブルプライベートモードからプライベートモードへの切替手順及び運営モード切替によるｎｏｎ−ＣＳＧ端末の接続手順を示す。

図８では、フェムトセルをノン−オーバーラップフェムトセルとして説明するが、これに限定されず、オーバーラップフェムトセルにおいても、以下の運営モード切替方法及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末の接続手順を適用することができる。

フェムトセルの運営モード変更は、運営モード変更トリガーの発生したか否かによって行うことができる（Ｓ４１０）。フレキシブルプライベートモードからプライベートモードへの運営モード変更トリガーは、ＣＳＧ端末の要請またはフェムトセルのサービス状況によって定められればよい。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ＣＳＧ端末の接続要請によって運営モードの変更を考慮することができる。フレキシブルプライベートフェムトセルは、ＣＳＧ端末に接続優先権を与えるので、ＣＳＧ端末が接続を要請すると、プライベートモードへの運営モードの変更を考慮してもよい。または、フレキシブルプライベートフェムトセルがＣＳＧ端末及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供している状態においてＣＳＧ端末に対するデータ率が高まり、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するサービスがＣＳＧ端末に対するサービスに影響を及ぼすような場合に、プライベートモードへの切替が考慮してもよい。フレキシブルプライベートフェムトセル内に位置するＣＳＧ端末に提供するデータ率が特定臨界値以上である場合に、プライベートモードへの切替を考慮してもよい。または、フレキシブルプライベートフェムトセルが持っている帯域幅のうち、ＣＳＧ端末に割り当てられる帯域幅以外の残り帯域幅が臨界値以下である場合に、プライベートモードへの切替を考慮してもよい。

運営モードの変更を決定したフェムトセルは、フェムトゲートウェイ（ｆｅｍｔｏ ＧＷ）または無線通信システムのコアネットワーク（ＣＮ）に運営モード変更メッセージを伝送する（Ｓ４２０）。運営モード変更メッセージには、フェムトセルのセルＩＤ、ＣＳＧ ＩＤ、ＣＳＧリスト、フェムトセルの運営モード情報などが含まれればよい。運営モード変更は、フェムトセルの設定を新しくするということを意味できる。運営モード変更情報は、フェムトセルの設定メッセージに含まれればよい。

フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、フェムトセルに、運営モード変更メッセージに対する応答として確認メッセージを伝送することができる（Ｓ４３０）。フェムトゲートウェイは、フェムトセルの配置関係を考慮して、フェムトセルがノン−オーバーラップフェムトセルであることを知らせることができる。ノン−オーバーラップフェムトセル情報は確認メッセージに含まれて、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークからフェムトセルに伝送されることができる。または、フェムトセルは、自身がノン−オーバーラップフェムトセルであることをあらかじめ知っていることもあり、この場合、ノン−オーバーラップフェムトセル情報は、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークから伝送されなくてもいい。運営モード変更メッセージに対する確認メッセージは、システムによっては省かれてもよい。

フェムトセルは、サービス調整メッセージを、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に伝送する（Ｓ４４０）。サービス調整メッセージは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率を減らす旨を知らせるメッセージでよい。サービス調整メッセージは、全端末にブロードキャストされてもよく、接続しているｎｏｎ−ＣＳＧ端末にマルチキャストまたはユニキャストされてもよい。サービス調整メッセージは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率が調整されるまで一定周期で繰り返し伝送されてよい。サービス調整メッセージは、データ率が調整される時点に関する情報を含むことができる。サービス調整メッセージは、データ率の調整を表す１ビットまたは１ビット以上の指示子を含むことができる。例えば、指示子のビット値が０であれば、データ率の調整がないということを示し、１であればデータ率の調整が行われること示すことができる。逆に、指示子のビット値が０であれば、データ率の調整が行われ、１であればデータ率の調整がないということを示してもよい。サービス調整メッセージは、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、またはシステム情報などを通じて伝送されればよい。例えば、フェムトセルのデータ率の調整を示す指示子が、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されて、フェムトセルのデータ率の調整を示すことができる。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などの位相シフトを用いて、ビットを付加することなくフェムトセルのデータ率の調整を知らせることもできる。または、レンジングメッセージ、ページングメッセージ、ブロードキャストメッセージ、同期信号、システム情報などに付加されるＣＲＣに、フェムトセルのデータ率の調整を示す指示子がマスキングされて、データ率の調整を示してもよい。サービス調整メッセージは、ＲＲＣメッセージ、ＭＡＣメッセージまたはＬ１／Ｌ２メッセージのような上位層メッセージを通じて伝送されればいい。

サービス調整メッセージを受信したｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、フェムトセルに、承認メッセージを伝送する（Ｓ４５０）。ｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、まず、マクロセルまたは隣接する他のフェムトセルへのハンドオーバーが可能であるか否かを検証する。ｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、現在のフェムトセルから、低いデータ率のサービスを受けたい場合、フェムトセルに承認メッセージを伝送する。マクロセルまたは隣接する他のフェムトセルへのハンドオーバーを決定したｎｏｎ−ＣＳＧ端末は、承認メッセージを伝送することなく、マクロセルまたは隣接する他のフェムトセルにハンドオーバーを行うことができる。

フェムトセルは、ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率を減らしてサービスを提供する（Ｓ４６０）。ｎｏｎ−ＣＳＧ端末から承認メッセージを受信する場合、フェムトセルは、プライベートモードに切り替わらず、フレキシブルプライベートモードを維持し、単にｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率のみを下げればいい。万一、フェムトセルから承認メッセージが受信されないと、フェムトセルは、プライベートモードに切り替わればいい。

図９は、端末の構成を示すブロック図である。

図９を参照すると、端末２００は、プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２１０、メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）２２０、ＲＦ部（ＲＦ ｕｎｉｔ）２３０、ディスプレイ部（ｄｉｓｐｌａｙ ｕｎｉｔ）２４０、ユーザインターフェース部（ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｕｎｉｔ）２５０を含む。プロセッサ２１０は、無線インターフェースプロトコルの層を具現して、制御プレーンとユーザプレーンを提供する。各層の機能は、プロセッサ２１０によって具現することができる。プロセッサ２１０は、上述したフェムトセルの運営モードによる接続手順を処理することができる。プロセッサ２１０は、後述するフェムトセルの機能による端末の動作を具現することができる。

メモリ２２０は、プロセッサ２１０と連結されて、端末駆動システム、アプリケーション及び一般のファイルを格納する。メモリ２２０は、ＵＳＩＭ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅ）を含むことができる。メモリ２２０には、マクロセルまたはフェムトセルとの接続のためのセルＩＤ、ＣＳＧ ＩＤ、ＣＳＧリスト、ホワイトリストなどが格納されればいい。

ディスプレイ部２４０は、端末の様々な情報をディスプレイし、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ）等、周知の要素を用いることができる。ユーザインターフェース部２５０は、キーパッドやタッチスクリーンなどの周知のユーザインターフェースの組み合わせとすればいい。ＲＦ部２３０は、プロセッサ２１０と連結されて、無線信号（ｒａｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ）を送信及び／または受信する。

図１０は、フェムトセルの構成を示すブロック図である。

図１０を参照すると、フェムトセル３００は、プロセッサ３１０、メモリ３２０、ＲＦ部３３０、ＩＰ（ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）インターフェース部３４０、ユーザインターフェース部３５０を含む。プロセッサ３１０は、無線インターフェースプロトコルの層を具現し、制御プレーンとユーザプレーンを提供する。各層の機能は、プロセッサ３１０により具現することができる。プロセッサ３１０は、上述したフェムトセルの運営モードを管理することができる。プロセッサ３１０は、メモリ３２０に格納されたた情報を用いて、ＣＳＧ端末及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末を区別することができる。プロセッサ３１０は、後述するフェムトセルの機能を具現することができる。

メモリ３２０はプロセッサ３１０と連結されて、フェムトセル駆動システム、アプリケーション及び一般のファイルを格納する。メモリ３２０には、ＣＳＧ端末及びｎｏｎ−ＣＳＧ端末を区別するためのＣＳＧ ＩＤ、ＣＳＧリスト、ホワイトリストなどが格納されればいい。

ＩＰインターフェース部３４０には、ＩＰネットワークとの接続を支援し、無線ＬＡＮ、ジグビー、電力線通信（ＰＬＣ）、ホームＰＮＡ、ＲＳ−４８５等の周知のモジュールを用いることができる。

ユーザインターフェース部３５０は、キーパッドやタッチスクリーンなどの周知のユーザインターフェースの組み合わせとすればいい。ユーザは、ユーザインターフェース部３５０を介してフェムトセルの運営モードを調整／変更することができる。ＲＦ部２３０はプロセッサ３１０と連結されて、無線信号を送信及び／または受信する。

＜フェムトセルの移動＞

図１１は、本発明の一実施例に係る、移動フェムトセルを含む無線通信システムを示すブロック図である。

図１１を参照すると、移動フェムトセル（ｍｏｂｉｌｅ ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）２３０は、航空機、船舶、汽車、自動車などのような運送手段に設置され、移動性を有するフェムトセルのことを意味する。これに対し、家庭やオフィスに設置され、移動性のないフェムトセルを、固定フェムトセル（ｆｉｘｅｄ ｆｅｍｔｏ−ｃｅｌｌ）２２０とする。

移動フェムトセル２３０は、運送手段の移動にしたがって、隣接するマクロセル２６０または固定フェムトセル２２０と無線インターフェースＸ２を構成することができる。移動フェムトセル２３０は、無線通信システムのコアネットワーク２９０とのインターフェースＳ１を構成することができる。移動フェムトセル２３０は、ＩＰネットワーク（バックボーンネットワーク）を通じてコアネットワーク２９０に接続することができる。マクロセル２６０及び固定フェムトセル２２０も、コアネットワーク２９０とインターフェースＳ１を構成する。

（１）移動フェムトセルと固定フェムトセル／マクロセル間の情報交換

移動フェムトセル２３０は、隣接する固定フェムトセル２２０または隣接するマクロセル２６０に、自身に接続した端末に関する情報、各端末のホワイトリスト情報などを、無線インターフェースＸ２またはバックボーンネットワークＳ１を通じて知らせることができる。例えば、移動フェムトセル２３０が移動して固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に接近すると、固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に無線インターフェースＸ２の構成を要請し、無線インターフェースＸ２が構成されると、無線インターフェースＸ２を通じて、自身に接続した端末に関する情報、各端末のホワイトリスト情報などを伝送することができる。または、移動フェムトセル２３０は、コアネットワーク２９０と構成されるバックボーンネットワークＳ１を通じて、固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に、自身の接近を知らせ、バックボーンネットワークＳ１を通じて、自身に接続した端末に関する情報、各端末のホワイトリスト情報などを伝送することができる。

固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０が、移動フェムトセル２３０に接続した端末に関する情報、各端末のホワイトリスト情報などを、無線インターフェースＸ２またはバックボーンネットワークＳ１を通じて移動フェムトセル２３０に要請し、移動フェムトセル２３０は、無線インターフェースＸ２またはバックボーンネットワークＳ１を通じて、自身に接続した端末に関する情報、各端末のホワイトリスト情報などを知らせることができる。

一方、移動フェムトセル２３０は、隣接する固定フェムトセル２２０、隣接するマクロセル２６０または隣接する端末（図示せず）に、自身のシステム情報をブロードキャストすることができる。移動フェムトセル２３０は、自身のシステム情報をマルチキャスト方式またはユニキャスト方式で伝送してもよい。移動フェムトセル２３０は、システム情報を通じてセル区別のための指示子を伝送することができる。セル区別のための指示子は、固定フェムトセル２２０及び／またはマクロセル２６０との区別のための指示子（例えば、１ビットの指示子を用いる。）である。または、移動フェムトセル２３０は、セル区別のための特定セルＩＤを使用することもできる。移動フェムトセル２３０のセル区別のための特定セルＩＤには、既存のＰＣＩＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｅｌｌ ＩＤ）の一部が使用されてもよく、別に備えられるＰＣＩが使用されてもよい。移動フェムトセル２３０は、あらかじめ定められた特定周波数帯域を使用することができ、これにより、移動フェムトセルであることを区別することができる。

移動フェムトセル２３０は、出発地と目的地に関する情報を保有することができ、自身に接続した端末に関する情報を保有している状態で目的地に到着すると、接続した端末に関する情報を、到着地の固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に伝達することができる。接続している端末に関する情報は、固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０と構成される無線インターフェースＸ２またはバックボーンネットワークＳ１を通じて伝送することができる。移動フェムトセル２３０が出発地と目的地に関する情報を保有している場合には、経路上に位置する固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に、接続している端末に関する情報を知らせなくて済む。一方、移動フェムトセル２３０は、運送手段に搭乗した端末に、到着地の固定フェムトセル２２０またはマクロセル２６０に関するホワイトリストを提供することができる。

（２）移動フェムトセルの接続性

搭乗者の端末情報は、運送手段に設置される移動フェムトセル２３０に提供されることができ、よって、移動フェムトセル２３０は接続を制限することができる。すなわち、移動フェムトセル２３０は、運送手段に搭乗する端末情報を入手し、ＣＳＧ端末リストを生成して用いることができる。搭乗者の端末に、該当の運送手段に設置された移動フェムトセル２３０に関する情報が、ホワイトリストとして提供されることができ、該当の端末は、移動フェムトセル２３０をホワイトリストに記録することができる。該当の端末は、ホワイトリストを用いて移動フェムトセル２３０に接続することができる。

移動フェムトセル２３０は、隣接するマクロセル、マイクロセル（ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）、移動／固定フェムトセル、ピコセル（ｐｉｃｏ−ｃｅｌｌ）などと基地局間インターフェースＸ２を構成することができる。移動フェムトセル２３０は、全端末の接続を許容するパブリックフェムトセル、定められた端末の接続のみを許容するプライベートフェムトセル、またはフレキシブルプライベートモードのフェムトセルでよい。

一方、移動フェムトセル２３０は、接続するユーザ情報をネットワークに送って、サービス料金を課することができる。端末は、移動フェムトセル２３０、隣接する固定フェムトセル２２０、またはマクロセル２６０に、移動フェムトセル２３０への接続のための認証トークンを要請することができ、該当のセルは、端末の課金有無、認証有無などをチェックすることで、端末が移動フェムトセル２３０に接続できるか否かを判断する。該当のセルは、移動フェムトセル２３０への接続が可能な端末に、移動フェムトセル２３０への接続のための認証トークンを付与することができる。端末は、付与された認証トークンを用いて移動フェムトセル２３０への接続手順を行うことができる。移動フェムトセル２３０への接続を許容する認証トークンは、定められた時間、区間、領域などの条件によって維持または消滅することができる。

上述した移動フェムトセル２３０への接続性に関する情報は、該当の端末に、ブロードキャスト、マルチキャストまたはユニキャスト方式で伝送されればいい。

（３）移動フェムトセルのチャネル

移動フェムトセル２３０は、マクロセル２６０が使用するチャネル（周波数帯域）の全部または一部を共用することができる。または、移動フェムトセル２３０は、マクロセル２６０が使用する周波数帯域と区別される特定周波数帯域を使用してもよい。移動フェムトセル２３０は、固定フェムトセル２２０が使用するチャネルと同じ周波数帯域を使用したり、一部の周波数帯域のみを共用したり、互いに重ならない特定周波数帯域を使用したりすることができる。移動フェムトセル２３０が使用するチャネル（周波数帯域）に関する情報は、ブロードキャストメッセージを通じて伝送されたり、マルチキャストまたはユニキャスト方式で伝送されればいい。移動フェムトセル２３０は、隣接する移動／固定フェムトセルと基地局間インターフェースＸ２を構成して、チャネルに関する情報を交換したり、バックボーンネットワークを通じてチャネル情報を交換したりする。

端末は、移動フェムトセル２３０を示す指示子または特定ＰＣＩＤに基づき、移動フェムトセル２３０を区別でき、移動フェムトセル２３０が使用する周波数帯域を知ることができる。

移動フェムトセル２３０とマクロセル２６０との同期化は、ＧＰＳベースの方式、ＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＩＥＥＥ １５８８）ベースの方式、または無線インターフェースベースの方式で行われてよい。または、移動フェムトセル２３０は、隣接する端末からマクロセル２６０に関する情報を獲得して同期化を行ってもよい。マクロセル２６０は、特定パイロットパターンを、定められた周期で伝送し、移動フェムトセル２３０は、特定パイロットパターンを受信して、マクロセル２６０との同期化を行うことができる。

＜フェムトセルの動作モード＞

図１２は、本発明の一実施例に係るフェムトセルの動作モードを示すブロック図である。

図１２を参照すると、マクロセル内に数多くのフェムトセルが配置されても、全てのフェムトセルが端末にサービスを提供するわけではない。端末にサービスを提供しなくても、フェムトセルは周期的にシステム情報を伝送し、このために、ブロードキャストチャネルがフェムトセルごとに割り当てられなければならならならず、これは、無線リソースの浪費を招き、隣接する端末に対する余計なセル測定を誘発する等の問題につながることがある。限定された無線資源の効率的に利用し、セル間の干渉及びフェムトセルの電力消耗を低減するために、フェムトセルの動作モードが定義されて運用されればよい。

フェムトセルの状態は、電源ｏｎ状態及び電源ｏｆｆ状態になりうる。フェムトセルの電源ｏｎ状態において、フェムトセルは、アクティブモード（ａｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅ）、アイドル（ｉｄｌｅ）／スリープ（ｓｌｅｅｐ）モード、電力調節モード（ｐｏｗｅｒ ａｄｊｕｓｔ ｍｏｄｅ）などで動作することができる。フェムトセルの電源ｏｆｆ状態は、予定された電源ｏｆｆ及び突然の電源ｏｆｆ状態を含む。

アクティブモードは、フェムトセルが端末に通信サービスを提供している状態を意味し、アイドル／スリープモードは、端末に通信サービスを提供していない状態を意味する。電力調節モードは、フェムトセルがＤＬ／ＵＬ電力を調節する状態を意味する。例えば、フェムトセルは、アクティブモードまたはアイドル／スリープモードへの動作に従ってＤＬ／ＵＬ電力を調節したり、隣接するフェムトセルの自動構成や動作モード変更によって、セル間干渉を緩和するためにＤＬ／ＵＬ電力を調節することができる。

予定された電源ｏｆｆ状態は、フェムトセルが自身の電源ｏｆｆ状態を予定して行える場合であり、突然の電源ｏｆｆ状態は、フェムトセルが自身の電源ｏｆｆ状態を予定できない場合を意味する。例えば、フェムトセルは、ＩＰネットワークとの接続が切れたり、ＩＰネットワークの伝送率が、定められた最低伝送率以下に低下する場合、予定された電源ｏｆｆ状態への切替を行うことができる。フェムトセルは、電源が突然遮断されたり、端末との無線インターフェースが遮断されたりする場合、突然の電源ｏｆｆ状態への切替を行うことができる。

Ａ．アクティブモードからアイドル／スリープモードへの切替

アイドル／スリープモードのフェムトセルは、アクティブモードのフェムトセルに比べてより長い周期でシステム情報を伝送する。アイドルモードのフェムトセルは、スリープモードのフェムトセルに比べて長い周期でシステム情報を伝送することができる。フェムトセルは、サービス対象の全端末が、フェムトセルのセル領域を離れたり、他のフェムトセルまたはマクロセルにンドオーバーすると、アイドルモードまたはスリープモードに切替わることができる。または、サービス対象の全端末のモードが、アイドルモードまたはスリープモードに切り替わると、フェムトセルは、アイドルモードまたはスリープモードに切り替わることができる。この時、フェムトセルは、定められたモード変更時間後に、アイドル／スリープモードに動作モードを切り替えればいい。モード変更時間は、フェムトセルが動作モードを切り替えるのに必要な時間、または動作モードの切替を一定時間の後にずらすための時間でよい。フェムトセルは動作モードの切替を決定すると、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークに、動作モードの切替を知らせることができる。フェムトセルの動作モードの切替は、フェムトセルの設定メッセージを通じてフェムトゲートウェイまたはコアネットワークに伝送されればいい。

Ｂ．アイドル／スリープモードからアクティブモードへの切替

フェムトセルは、端末の要請に応じてアクティブモードに切り替わることができる。端末は、自身の持っているホワイトリストに基づき、フェムトセルがアクティブモードに切り替わるように要請することができる。端末のホワイトリストは、上位層から提供されてよい。アイドル／スリープモードのフェムトセルは、一定周期に目覚めて、周囲にサービスする端末があるか否かモニタリングでき、端末は、フェムトセルが目覚める周期にアクティブモードに切り替わる旨を要請することができる。または、端末は、フェムトセルのセル領域を含むマクロセルに、フェムトセルのアクティブモードへの切替を要請し、マクロセルは、フェムトセルに、アクティブモードに切り替わる旨を要請してもよい。

一方、フェムトセルの動作モードは、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークにより切り替わることができる。アクティブモードのフェムトセルは、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークに、端末にサービスしていないことを知らせ、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、フェムトセルに、アイドル／スリープモードに切り替える旨を指示することができる。この時、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、隣接するフェムトセルのサービス状態を確認し、隣接するフェムトセルの状況に応じてフェムトセルの動作モードの変更を指示することができる。例えば、隣接するフェムトセルに接続している端末が多いため、該当のフェムトセルへのハンドオーバーを必要とする場合、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、該当のフェムトセルがアクティブモードで動作するように指示することができる。フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、隣接するフェムトセル及び周囲の端末の移動性を考慮して、フェムトセルの動作モードの変更を指示することができる。例えば、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、該当のフェムトセルに接近する端末があるか否か判断し、アイドル／スリープモードのフェムトセルに、アクティブモードで動作するように指示することができる。フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、隣接するフェムトセルの要請に応じて、フェムトセルの動作モードの変更を指示することもできる。例えば、隣接するフェムトセルが、特定フェムトセルの動作モードをアイドル／スリープモードに切り替える旨を要請すると、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークは、該当のフェムトセルがアイドル／スリープモードへ切替可能か確認したうえ、動作モードの切替を指示することができる。

Ｃ．電源ｏｎ状態から突然の電源ｏｆｆ状態への遷移

フェムトセルは、家庭やオフィスのＩＰネットワークを通じて移動通信コアネットワークに連結される。しかるに、ＩＰネットワークは多数のユーザが利用する共用網で、端末に通信サービスを提供する途中において突然ネットワーク接続が切れたり、ネットワーク伝送率が臨界値以下に落ちることがある。また、フェムトセルが端末に通信サービスを提供する途中において、ユーザがフェムトセルの電源をｏｆｆさせたり、停電によってフェムトセルの電源がｏｆｆされることもある。フェムトセルの突然の電源ｏｆｆによって、音声サービスの持続性が保障されず、データサービスの品質が悪化することがある。フェムトセルとの接続が切れる場合、持続的な通信サービスを受けるためには、端末は、隣接するフェムトセルやマクロセルに迅速にハンドオーバーを行わねばならない。

フェムトセルの突然の電源ｏｆｆを端末が迅速に認知できる方法が必要である。このために、フェムトセルは、アクティブモード及び／またはアイドル／スリープモードにおいて自身の電源ｏｎを示す情報を、周期的に伝送することができる。端末は、フェムトセルの電源ｏｎを示す情報が受信されないと、フェムトセルの突然の電源ｏｆｆと認知でき、フェムトセルの突然の電源ｏｆｆを認知すると、隣接するフェムトセルまたはマクロセルへとハンドオーバーを行う。一方、端末は、フェムトセルからのシステム情報、ブロードキャスト信号などをモニタリングし、定められた時間において信号が受信されないと、該当のフェムトセルの突然の電源ｏｆｆと認知できる。フェムトセルの突然の電源ｏｆｆを認知した端末は、自身の保有しているホワイトリストに、該当のフェムトセルの状態情報をアップデートすることができる。フェムトセルは、隣接するフェムトセルまたはマクロセルへのハンドオーバーを行う間において、該当フェムトセルの状態情報をターゲット基地局に知らせることができる。

フェムトセル内において、アイドルモードまたはスリープモード状態の端末が、フェムトセルとの通信を試みる場合、フェムトセルの電源ｏｆｆ状態を把握できなければならない。端末は、フェムトセルからのシステム情報、ブロードキャスト信号などをモニタリングして、定められた時間において信号が伝送されなかったり、または、臨界伝送率以下で信号が伝送されたりすると、フェムトセルの突然の電源ｏｆｆを、隣接するフェムトセルまたはマクロセルに知らせることができる。フェムトセルの臨界伝送率は、あらかじめ定められた値であればよく、通信サービスの種類によって別々に定められればよい。例えば、実時間通信サービスに対して臨界伝送率は高く設定され、非実時間通信サービスに対して臨界伝送率は低く設定されるとよい。

マクロセルは、自身のセルカバレッジ内に位置しているフェムトセルに接続した端末のリストを保存することができ、フェムトセルの突然の電源ｏｆｆによってハンドオーバーを試みる端末に、優先して接続を許容することができる。例えば、フェムトセルの突然の電源ｏｆｆによってハンドオーバーを試みる端末は、非競合ベースのハンドオーバーを行ったり、マクロセルからあらかじめ与えられた識別子を用いてハンドオーバーを行うことができる。

Ｄ．電力調節モードへの切替

フェムトセルの伝送電力制御は、マクロセルまたは隣接するフェムトセルとの干渉を減らす上で最も重要な方式である。フェムトセルの最大伝送電力及び最小伝送電力をどのように決定するかに関する研究が進行されているが、未だフェムトセルの動作モードを考慮してフェムトセルの伝送電力を決定する方式については具体的に提案されていない現状である。

フェムトセルは、動作モードに応じて、システム情報、ブロードキャスト信号などの伝送周期の他、伝送電力も調節することができる。例えば、アクティブモードのフェムトセルは、伝送電力を上げて通信サービスを提供し、アイドルスリープ／モードのフェムトセルは、伝送電力を下げて必要な信号を伝送すればいい。フェムトセルの動作モードに応じて伝送電力が調節されるということは、フェムトセルのセルカバレッジが動作モードによって変更されるということを意味する。フェムトセルのセルカバレッジが変更されると、隣接フェムトセルのリストが変更されることがあり、隣接フェムトセル間に使用した方式と異なる方式で無線リソースが割り当てられればいい。すなわち、フェムトセルのセルカバレッジが変更されると、フェムトセル間の干渉構造が変わることがあり、干渉構造を調節するためにフェムトセルの電力を調節することができる。

フェムトセルは、アクティブモードまたはアイドル／スリープモードに応じて、あらかじめ定められた伝送電力に調節したり、隣接セルとの干渉を直接測定して伝送電力を調節したり、端末の干渉測定報告に基づいて伝送電力を調節したり、ネットワークの指示によって伝送電力を調節したりすることができる。フェムトセルは、伝送電力を調節すると判断すると、これに関する情報を、システム情報を通じてブロードキャストしたり、特定端末にマルチキャストまたはユニキャスト方式で伝送することができる。

フェムトセルの電力調節モードは、随時変更されうるフェムトセル電源のｏｎ／ｏｆｆを考慮する。例えば、第１フェムトセルが適切なセルカバレッジを確保している状況で、隣接する地点において第２フェムトセルが自動構成を通じて設置されると、フェムトセル間の干渉を減らすために、第１フェムトセル及び第２フェムトセルはセルカバレッジを調節する必要がある。フェムトセル間のセルカバレッジを調節するために、フェムトセル同士は、（ａ）フェムトセル間のインターフェースを設定して伝送電力情報を互いに交換したり、（ｂ）ネットワークを通じて自身の伝送電力情報を提供し、ネットワークから伝送電力調節メッセージを受信して自身のセルカバレッジを調節したり、（ｃ）端末の干渉報告に応じて自身のセルカバレッジを調節したりすることができる。

Ｅ．電源ｏｎ状態から予定された電源ｏｆｆ状態への遷移

フェムトセルは、予定された電源ｏｆｆ状態に遷移するために、電源ｏｆｆ状態の開始時点、予定された電源ｏｆｆ状態持続期間などの情報を端末にブロードキャストすることができる。フェムトセルは、電源ｏｆｆ状態の開始時点、予定された電源ｏｆｆ状態持続期間などの情報を、フェムトゲートウェイまたはコアネットワークに知らせることができ、コアネットワークは、当該情報を、隣接するフェムトセルまたはマクロセルに知らせることができる。端末は、フェムトセルの予定された電源ｏｆｆ状態を、自身のホワイトリストに記録することができる。端末は、フェムトセルの予定された電源ｏｆｆ状態を、隣接するフェムトセルまたはマクロセルに知らせることができる。隣接するフェムトセルまたはマクロセルは、当該フェムトセルの予定された電源ｏｆｆ状態を、端末からの報告またはコアネットワークを通じて受信することができ、これを自身の隣接基地局リストに記録することができる。

＜フェムトセルからマクロセルまたはフェムトセルへのハンドオーバー>

図１３は、本発明の一実施例に係るハンドオーバー手順を示す流れ図である。

図１３を参照すると、フェムトセルに接続している端末は、定義されたハンドオーバー基準を判断する（Ｓ５１０）。端末は、ハンドオーバー基準を判断して、マクロセルまたは隣接するフェムトセルへとハンドオーバー手順を行うか否かを判断する。フェムトセルからマクロセルまたは隣接するフェムトセルへのハンドオーバーを、アウトバウンド（ｏｕｔｂｏｕｎｄ）ハンドオーバーという。

アウトバウンドハンドオーバーの基準は、下記のように定義できる。

（１）信号強度測定：端末がフェムトセルのセルカバレッジを抜け出す時、端末は、周囲のセルから伝送される信号の強度を測定し、優れた信号強度を有するセルへとンドオーバーを行う。

（２）緊急呼（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃａｌｌ）：端末は、緊急呼によってフェムトセルに接続し、以降、緊急呼条件が満了すると、マクロセルへとンドオーバーを行う。

（３）フェムトセルの電源ｏｆｆ状態：端末は、フェムトセルが電源ｏｆｆ状態になると、マクロセルまたは隣接するフェムトセルへとハンドオーバーを行う。

（４）フェムトセルのデータ率の臨界値：端末は、フェムトセルのデータ率が、定められた臨界値以下と落ちた時、マクロセルまたは隣接するフェムトセルへとハンドオーバーを行う。この時、臨界値は、通信サービスの種類によらず絶対的に定められる最低臨界値であってもよく、サービスの種類（例えば、ＶｏＩＰ、データパケット、ＭＢＳなど）によって相対的に定められるサービスベースの臨界値であってもよい。

（５）フェムトセルのサービス政策：フェムトセルのサービス政策によって端末の使用条件が解除されると、端末は、マクロセルまたは隣接するフェムトセルへとハンドオーバーを行う。この時、フェムトセルは、サービス政策に基づき、端末にハンドオーバーを要請するように要請することができる。フェムトセルのサービス政策は、課金型フェムトセルにおいて端末に与えられたサービスの種類、使用時間などであればよく、移動フェムトセルにおいて移動経路、領域などであればよい。

端末は、ハンドオーバー基準の判断結果に基づき、マクロセルまたは隣接するフェムトセルへのハンドオーバー手順を行う（Ｓ５２０）。端末は、上述したハンドオーバー基準の少なくとも一つを、自身のハンドオーバー基準と設定すればよく、設定されたハンドオーバー基準に該当すると、アウトバウンドハンドオーバー手順を行う。

上述した機能はいずれも、当該機能を行うようにコーディングされたソフトウェアやプログラムコードなどによるマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのようなプロセッサにより行うことができる。該コードの設計、開発及び具現は、本発明の説明に基づいて当業者にとっては明らかである。

以上では実施例を参照して本発明を説明してきたが、該当技術の分野における通常の知識を有する者には、本発明の技術的思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更して実施できるということが理解されるであろう。したがって、以上の実施例に限定されず、添付した特許請求の範囲内における実施例はいずれも、本発明に含まれると理解すべきである。

Claims (11)

1. 無線通信システムにおいて複数のセルを運営する方法であって、
   第１フェムトセルにおいて、特定端末グループに属さないｎｏｎ−ＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）端末に対してサービスを継続的に提供するか否かを決定する段階と、
   前記第１フェムトセルにおいて前記サービスが前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して継続的に提供されることが決定した場合に、前記第１フェムトセル内の前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率を減らす段階と、
   前記第１フェムトセルにおいて前記サービスが前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して継続的に提供されないことが決定した場合に、前記特定端末グループに属するＣＳＧ端末、及び前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に前記サービスを提供する前記第１フェムトセルの第１運営モードから、前記ＣＳＧ端末にのみサービスを提供し、第２セルへの前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末のハンドオーバーを実行する前記第１フェムトセルの第２運営モードへの変更がトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）される段階と、を含む、
   無線通信システムにおけるセルの運営方法。
2. 前記ＣＳＧ端末は、前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末より優先して接続できる接続優先権を有することを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
3. 前記運営モードの変更をフェムトゲートウェイまたはコアネットワークに知らせる段階をさらに含むことを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
4. 前記決定する段階は、
   サービス調整メッセージを前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末へ伝送する段階と、
   前記第１フェムトセルが前記サービス調整メッセージに応答する承認メッセージを受信したか否かを決定する段階と、
   前記第１フェムトセルが前記承認メッセージを受信した場合に、前記第１フェムトセルにおいて、前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して前記サービスを継続的に提供することを決定する段階と、を含むことを特徴とする
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
5. 前記運営モードの変更は前記セルのサービス状況の変化によるか前記セルの運営者の政策に依ることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
6. 前記運営モードの変更は前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末のためのサービスが前記ＣＳＧ端末のためのサービスに影響を及ぶ場合になることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
7. 前記運営モードの変更はセル識別子（ｃｅｌｌ ＩＤ）及びＣＳＧ識別子（ＣＳＧ ＩＤ）を含むメッセージを通じて指示されることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
8. 前記運営モードの変更は既に設定された時間以降に変更があることを指示する放送メッセージを通じて指示されることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
9. 前記運営モードの変更は前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末にユニキャストメッセージを伝送する方式で指示されることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
10. 前記第２セルは前記ＣＳＧ端末と前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末と通信可能のフェムトセルであることを特徴とする、
    請求項１に記載の無線通信システムにおけるセルの運営方法。
11. 無線通信システムにおいて複数のセルを運営する装置において、
    第１フェムトセルにおいて、特定端末グループに属さないｎｏｎ−ＣＳＧ（ｃｌｏｓｅｄ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｇｒｏｕｐ）端末に対してサービスを継続的に提供するか否かを決定する第１モジュールと、
    第２モジュールであって、
    前記第１フェムトセルにおいて前記サービスが前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して継続的に提供されることが決定した場合には、前記第１フェムトセル内の前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対するデータ率を減らし、
    前記第１フェムトセルにおいて前記サービスが前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末に対して継続的に提供されないことが決定した場合には、前記特定端末グループに属するＣＳＧ端末、及び前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末にサービスを提供する前記第１フェムトセルの第１運営モードから、前記ＣＳＧ端末にのみサービスを提供する前記第１フェムトセルの第２運営モードへの変更をトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）し、
    第２セルへの前記ｎｏｎ−ＣＳＧ端末のハンドオーバーを実行する、第２モジュールとを含む、
    無線通信システムにおける装置。

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