JP5674816B2 - 小型セル基地局、および小型セル基地局を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気通信に関し、とりわけワイヤレス電気通信に関する。

ワイヤレス電気通信システムが、よく知られている。多数のそのようなシステムは、無線カバレッジが、セルとして知られている無線カバレッジ・エリアの束によって提供されるという点において、セルラー方式である。無線カバレッジを提供する基地局は、各セルの中に位置している。伝統的な基地局は、比較的大きな地理的エリアの中でカバレッジを提供し、また対応するセルは、多くの場合にマクロセルと称される。

マクロセルの内部により小さいサイズのセルを確立することが、可能である。マクロセルよりも小さいセルは、時にマイクロセル、ピコセル、またはフェムトセルと称されることもあるが、本発明者等は、マクロセルよりも小さいセルについて、一般的にフェムトセル、または小型セル（ｓｍａｌｌ ｃｅｌｌ）という用語を使用する。フェムトセルを確立する１つの方法は、マクロセルのカバレッジ・エリアの内部の比較的限られた範囲内で動作するフェムトセル基地局を提供することである。フェムトセル基地局の使用の一例は、建物の内部にワイヤレス通信カバレッジを提供することである。

フェムトセル基地局は、比較的低い伝送パワーのものであり、またそれゆえに各フェムトセルは、マクロセルに比べて小さいカバレッジ・エリアのものである。

フェムトセル基地局は、主として、特定の家庭またはオフィスに属するユーザのために意図される。フェムトセル基地局は、個人的なアクセスまたは公共的アクセスのものとすることができる。個人的なアクセスのものであるフェムトセル基地局においては、アクセスは、登録されたユーザ、例えば、家族のメンバ、または従業員の特定のグループだけに制限される。公共的アクセスのものであるフェムトセル基地局においては、他のユーザもまた、登録されたユーザによって受信されるサービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保護するある種の制約を受けるフェムトセル基地局を使用することができる。

１つの知られているタイプのフェムトセル基地局は、「バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）」として、すなわちコア・ネットワークに接続するための、ブロードバンド・インターネット・プロトコル接続（ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を使用する。１つのタイプのブロードバンド・インターネット・プロトコル接続は、デジタル加入者回線（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）（ＤＳＬ）である。他のものは、顧客の家屋への同軸ケーブルまたはファイバである。ＤＳＬは、フェムトセル基地局のＤＳＬトランスミッタ−レシーバ（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ−ｒｅｃｅｉｖｅｒ）（「トランシーバ（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）」をコア・ネットワークに接続する。ＤＳＬにより、フェムトセル基地局を経由して提供される音声コールおよび他のサービスは、サポートされることが可能になる。フェムトセル基地局はまた、無線通信のためのアンテナに接続される無線周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（ＲＦ）トランシーバを含んでいる。

フェムトセル基地局は、時にフェムト（ｆｅｍｔｏｓ）と称されることもある。

フェムトセル基地局は、数十メートルの典型的なカバレッジ範囲を有するユーザ展開された基地局である。それらは、簡単なプラグ・アンド・プレイ（ｐｌｕｇ−ａｎｄ−ｐｌａｙ）展開を可能にするために、広範囲に及ぶ自動コンフィギュレーション能力と自己最適化能力とを有し、またそれらを既存のマクロセルラー方式ネットワークへと自動的に統合するように設計される。さらに、フェムトは、コア・ネットワーク、すなわちサービングＧＰＲＳサポート・ノード（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）（ＳＧＳＮ）およびゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノード（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）（ＧＧＳＮ）によって伝統的に提供される何らかの機能を含むことができる。フェムトの一例は、ＵＭＴＳ基地局ルータ（ＵＭＴＳ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｒｏｕｔｅｒ）（ＢＳＲ）であり、ここでＵＭＴＳは、ユニバーサル・モバイル電気通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）（ＵＭＴＳ）を示しており、これは、ＵＭＴＳ基地局（ノードＢ（ＮｏｄｅＢ））、無線ネットワーク制御装置（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（ＲＮＣ）、ＳＧＳＮおよびＧＧＳＮの何らかの機能を統合する。

本発明は、小型セル基地局を制御する方法に関する。

一実施形態において、本方法は、サービスが、認可されたモバイル端末のために提供されるべきかどうかを検出するために、基地局において、スリープ状態から受信アクティブ状態（ｒｅｃｅｉｖｅ ａｃｔｉｖｅ ｓｔａｔｅ）へと切り替えるステップを含んでいる。基地局は、スリープ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また受信と、関連する処理とをディスエーブルにする。基地局は、受信アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また基地局は、受信アクティブ状態において、受信と、関連する処理とをイネーブルにする。本方法は、基地局が、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきであることを検出する場合に、基地局において、受信アクティブ状態から完全アクティブ状態（ｆｕｌｌ ａｃｔｉｖｅ ｓｔａｔｅ）へと切り替えるステップをさらに含んでいる。基地局は、完全アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをイネーブルにし、また受信と、関連する処理とをイネーブルにする。

一実施形態においては、スリープ状態からの切り替えるステップは、少なくとも１つの状態制御パラメータに基づいて実行される。例えば、状態制御パラメータは、基地局の履歴オペレーションに基づいて決定されることが可能である。したがって、状態制御パラメータは、時刻、曜日、月、日付など、およびそれらの組合せのうちの少なくとも１つに基づいて、変化することができる。基地局は、モバイルをサーブするためにそれがどのようにして呼び出されるかに基づいて、それが必要とする状態の最適な混合を学習することができる。

一実施形態においては、状態制御パラメータは、ネットワークの中のマクロ基地局またはネットワーク制御装置から受信される。

さらなる実施形態は、サービスが提供されるべき対象の認可されたモバイル端末が、検出されていない場合に、ある長さの時間の後に受信アクティブ状態からスリープ状態へと戻るステップを含んでいる。

別の実施形態は、マクロ基地局またはネットワーク制御装置からのトリガに応じて、スリープ状態と受信アクティブ状態とのうちの一方から完全アクティブ状態へと切り替えるステップを含んでいる。

追加の実施形態は、基地局における非アクティビティの期間の後に完全アクティブ状態からスリープ状態へと切り替えるステップを伴う。

本発明はまた、小型セル基地局にも関する。

一実施形態においては、小型セル基地局は、信号およびデータの回路と、モード制御装置とを含む。信号およびデータの回路は、送信と、関連する処理とのための回路と、受信と、関連する処理とのための回路とを含む。モード制御装置は、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきかどうかを検出するために、信号およびデータの回路をスリープ状態から受信アクティブ状態へと切り替えるように構成されている。信号およびデータの回路は、スリープ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また受信と、関連する処理とをディスエーブルにする。信号およびデータの回路は、受信アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また信号およびデータの回路は、受信アクティブ状態において、受信と、関連する処理とをイネーブルにする。基地局が、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきことを検出する場合に、モード制御装置は、さらに、信号およびデータの回路を受信アクティブ状態から完全アクティブ状態へと切り替えるように構成されている。信号およびデータの回路は、完全アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをイネーブルにし、また受信と、関連する処理とをイネーブルにする。

別の実施形態においては、小型セル基地局は、信号およびデータの回路を含んでいる。信号およびデータの回路は、送信と、関連する処理とのための回路を含み、また信号およびデータの回路は、受信と、関連する処理とのための回路を含んでいる。小型セル基地局は、マクロ基地局またはネットワーク制御装置からのトリガに応じて、信号およびデータの回路をスリープ状態と受信アクティブ状態とのうちの一方から完全アクティブ状態へと切り替えるように構成されたモード制御回路をさらに含んでいる。信号およびデータの回路は、スリープ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また受信と、関連する処理とをディスエーブルにする。信号およびデータの回路は、受信アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また信号およびデータの回路は、受信アクティブ状態において、受信と、関連する処理とをイネーブルにする。信号およびデータの回路は、完全アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをイネーブルにし、また受信と、関連する処理とをイネーブルにする。

いくつかの実施形態は、知られているアプローチに優るかなりの利点を提供する。例えば、知られているアプローチは、フェムトセル基地局に関与するアクティブなコール接続が存在しないときに、頻繁な定期的なパイロット伝送を伴う。これは、家庭、オフィスなどにおける基本的に連続した電磁放射線の照射を伴う。本発明者等は、どのような健康リスクについての証拠も知らないが、この照射を最小にすることが、望ましいことが、広く信じられている。いくつかの実施形態において本発明は、小型セル基地局が、アクティブな使用状態にないときに、一般に伝送をディスエーブルにすることにより、この感知される問題に対処しており、そのようにして、ユーザの心配事をかなり低減させ、またそれによって彼らの家庭、オフィスなどにおいて基地局を展開することについてのユーザの受け入れを改善している。

さらに、とりわけ環境を支援するために、小型セル基地局のエネルギー消費を制御することは、ますます課題になりつつある。これは、使用中のフェムトセルの数が、増大するので、特に重要である。いくつかの実施形態において、本発明は、かなりの期間にわたって送信、受信、およびほとんどの処理をディスエーブルにすることにより、使用されるエネルギーを低減させる。

フェムトセルの展開においては、ユーザ端末が、それらが通り過ぎるフェムトセル基地局に登録されていないという混み合ったエリアにおいて、パイロット信号が、家またはオフィスから外へと強く放射してしまう可能性がある。その結果、これらの通り過ぎるモバイル端末は、コア・ネットワークに対する、またコア・ネットワークからの信号を引き起こすフェムトセル基地局に対してハンドオーバーの試み、またはアイドル・モードのキャンピングの試みを行う。本発明のいくつかの実施形態は、この信号をかなり低減させるが、これは、パイロット信号が、フェムトがスリープ状態にある間にモバイル端末が通り過ぎる場合に送信されず、またそれゆえに、どのようなキャンピングの試み、および関連する信号もトリガされないという理由による。

さらに、本発明のいくつかの実施形態は、伝送が、ほとんどの時間ディスエーブルにされるので、フェムトセル基地局からの伝送がその隣接するフェムトセル基地局に対して提供する干渉を低減させる。

本発明の例示的実施形態は、以下で提供される詳細な説明と、添付の図面とからもっと完全に理解されることになり、そこでは、同様な要素は、同様な参照番号によって表され、これらの参照番号は、例証としてのみ与えられ、またそれゆえに、本発明について限定するものではない。

本発明の第１の実施形態によるワイヤレス通信ネットワークを示す図である。 図１に示される１つのマクロセルの内部の一例のフェムトセル基地局展開を示す図である。 図２に示されるフェムトセル基地局（またはフェムト）のうちの１つを示す図である。 スリープ状態におけるフェムトのオペレーションの例を示す図である。 スリープ状態におけるフェムトのオペレーションの例を示す図である。 スリープ状態におけるフェムトのオペレーションの例を示す図である。 一実施形態によるフェムトのオペレーションのフローチャートである。 別の実施形態によるフェムトのオペレーションのフローチャートである。 別の実施形態によるフェムトのモード制御装置を示す図である。

本発明の様々な例示的実施形態は、次に、本発明のいくつかの例示的実施形態が示される添付の図面を参照して、より完全に説明されることになる。

本発明の詳細な例示の実施形態が、本明細書において開示される。しかしながら、本明細書において開示される特定の構造的な、また機能的な詳細は、本発明の例示的実施形態を説明する目的のための単に代表的なものにすぎない。しかしながら、本発明は、多数の代替的な形態で実施されることが可能であり、また本明細書において説明される実施形態だけに限定されるようには解釈されるべきではない。

したがって、本発明の例示的実施形態は、様々な修正と代替的形態のものとすることができるが、その実施形態は、図面の中の例として示され、また本明細書において詳細に説明されることになる。しかしながら、本発明の例示的実施形態を開示された特定の形態だけに限定する意図は存在せず、逆に、本発明の例示的実施形態は、本発明の範囲内に含まれるすべての修正形態、同等形態、および代替形態をカバーすべきであることを理解すべきである。同様な番号は、図の説明全体を通して同様な要素を意味している。

第１の、第２のなどの用語は、本明細書において様々な要素を説明するために使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことが、理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用されるにすぎない。例えば、本発明の例示的実施形態の範囲を逸脱することなく、第１の要素は、第２の要素と名づけられることが可能であり、また同様に、第２の要素は、第１の要素と名づけられることが可能である。本明細書において、用語「および／または」は、関連するリストアップされた項目のうちの１つまたは複数の項目の任意の組合せと、すべての組合せとを含む。

１つの要素が、別の要素に「接続されている」または「結合されている」と称されるときに、それは、他の要素に直接に接続される、または結合されることが可能であり、あるいは介在する要素が、存在することができることが、理解されるであろう。対照的に、１つの要素が、別の要素に「直接に接続されている」または「直接に結合されている」と称されるときには、介在する要素は存在していない。要素の間の関係を説明するために使用される他の単語は、同様なやり方で解釈されるべきである（例えば、「間で」に対する「間で直接に」、「隣接する」に対する「直接に隣接する」など）。

本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態だけを説明する目的のためのものであり、また本発明の例示的実施形態について限定するようには意図されない。本明細書において使用されるように、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が、明らかにそうでない場合を示していない限り、同様に複数形も含むように意図される。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるときに、述べられた特徴、整数、ステップ、オペレーション、要素、および／またはコンポーネントについての存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、オペレーション、要素、コンポーネントおよび／またはそのグループについての存在または追加を除外するものではないことは理解されるであろう。

いくつかの代替的実装においては、指摘される機能／動作は、図面の中で指摘される順序を外れて起こり得ることにも注意すべきである。例えば、連続して示される２つの図は、関与する機能／動作に応じて、実際には実質的に同時に実行される可能性があり、または時には逆の順序で実行される可能性もある。

以下の説明においては、例示の実施形態は、特定のタスクを実行し、または特定の抽象データ型を実装し、また既存のネットワーク要素における既存のハードウェアを使用して実装され得る、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含むプログラム・モジュールまたは機能的プロセスとして実装され得る動作と、オペレーションのシンボリック表現（例えば、フローチャートの形式の）とに関連して説明されることになる。そのような既存のハードウェアは、１つまたは複数の中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ）（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）（ＦＰＧＡ）のコンピュータなどを含むことができる。

しかしながら、これらおよび類似した用語のすべては、適切な物理量に関連づけられるべきであり、またこれらの量に適用される単に便利なラベルであるにすぎないことを心に留めるべきである。特に明記しない限り、または考察から明らかなように、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」、「表示」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリの内部の物理量、電子的量として表されるデータをコンピュータ・システムのメモリまたはレジスタ、あるいは他のそのような情報ストレージ・デバイス、伝送デバイス、またはディスプレイ・デバイスの内部の物理量として同様に表される他のデータへと操作し、また変換するコンピュータ・システム、または類似した電子コンピューティング・デバイスのアクションおよびプロセスを意味する。

例示的実施形態についてのソフトウェア実装された態様は、一般的に、何らかの形態の有形の記録（またはストレージ）媒体の上で符号化され、あるいは何らかのタイプの伝送媒体の上で実装されることにも注意すべきである。有形のストレージ媒体は、磁気的なもの（例えば、フロッピー・ディスクまたはハード・ドライブ）、光学的なもの（例えば、コンパクト・ディスク・リード・オンリー・メモリ、または「ＣＤ ＲＯＭ」）、ソリッド・ステートなどとすることができ、リード・オンリーまたはランダム・アクセスのものとすることができ、また揮発性または不揮発性のものとすることができる。同様に、伝送媒体は、ツイスト・ワイヤ対、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野に対して知られている何らかの他の適切な伝送媒体とすることができる。

例示的実施形態は、与えられた任意の実装についてのこれらの態様によって限定されない。

本明細書において使用されるように、用語「モバイル端末」は、モバイル、モバイル・ユニット、移動局、モバイル・ユーザ、加入者、ユーザ、リモート局、アクセス端末、レシーバ、ユーザ装置などに対する同義語と考えられることが可能であり、また以降では、折に触れて、モバイル、モバイル・ユニット、移動局、モバイル・ユーザ、加入者、ユーザ、リモート局、アクセス端末、レシーバ、ユーザ装置などと称されることが可能であり、またワイヤレス通信ネットワークにおいて、ワイヤレス・リソースのリモート・ユーザを説明することができる。用語「基地局」は、ベース・トランシーバ基地局（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）（ＢＴＳ）、ノードＢ、拡張ノードＢ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＮｏｄｅＢ）、進化型ノードＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ ＮｏｄｅＢ）、フェムトセル、ピコセル、アクセス・ポイントなどに対する同義語と考えられ、かつ／またはベース・トランシーバ基地局（ＢＴＳ）、ノードＢ、拡張ノードＢ、進化型ノードＢ、フェムトセル、ピコセル、アクセス・ポイントなどと称されることも可能であり、またネットワークと、１人または複数人のユーザとの間のデータおよび／または音声の接続についての無線ベースバンド機能を提供する装置を説明することができる。

また、上記で考察されるように、マクロセルよりも小さいセルは、時にマイクロセル、ピコセル、またはフェムトセルと称されることもあるが、本発明者等は、マクロセルよりも小さなセルについて一般にフェムトセルまたは小型セルという用語を使用する。

本発明者等は、次にフェムトセル基地局を含むネットワークについて説明し、次いでフェムトセル基地局とそのオペレーションとをより詳細に考察する。

ネットワーク
図１および２に示されるように、それを通してユーザ端末４４がローミングすることができる、ワイヤレス通信のためのネットワーク１０は、２つのタイプの基地局、すなわちマクロセル基地局と、フェムトセル基地局とを含む（後者は、時に「フェムト」と呼ばれることもある）。１つのマクロセル基地局２２が、簡単にするために、図１および２に示される。各マクロセル基地局は、多くの場合にマクロセルと称される無線カバレッジ・エリア２４を有する。マクロセル２４の地理的範囲は、マクロセル基地局２２と、周囲を取り囲む地形との能力に依存する。

マクロセル２４の内部で、各フェムトセル基地局３０は、対応するフェムトセル３２の内部のワイヤレス通信を提供する。フェムトセルは、無線カバレッジ・エリアである。フェムトセル３２の無線カバレッジ・エリアは、マクロセル２４の無線カバレッジ・エリアよりもずっと小さく、またマクロセル２４の無線カバレッジ・エリアの内部に少なくとも部分的に含まれることが可能である。しかしながら、フェムトセル３２は、１つのマクロセルよりも多くオーバーラップし、またはマクロセルに含まれないことが可能である。通常、フェムトセル３２は、ユーザのオフィスまたは家にサイズにおいて対応する。

図１に示されるように、ネットワーク１０は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１７０によって管理される。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１７０は、例えば、バックホール通信リンク１６０を経由してマクロセル基地局２２と通信することにより、オペレーションを制御する。無線ネットワーク制御装置１７０は、基地局によってサポートされるセルの間の地理的関係についての情報を含む近隣リストを保持する。さらに、無線ネットワーク制御装置１７０は、ワイヤレス通信システム１０の内部のユーザ装置のロケーションについての情報を提供するロケーション情報を保持する。無線ネットワーク制御装置１７０は、回路交換網およびパケット交換網を経由してトラフィックを経路指定するように動作可能である。回路交換トラフィックでは、無線ネットワーク制御装置１７０が、通信することができるモバイル交換センタ２５０が、設けられる。モバイル交換センタ２５０は、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＰＳＴＮ）２１０などの回路交換網と通信する。パケット交換トラフィックでは、ネットワーク制御装置１７０は、サービス汎用パケット無線サービス・サポート・ノード（ｓｅｒｖｉｃｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｎｏｄｅｓ）（ＳＧＳＮ）２２０、およびゲートウェイ汎用パケット無線サポート・ノード（ｇａｔｅｗａｙ ｇｅｎｅｒａｌ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏ ｓｕｐｐｏｒｔ ｎｏｄｅ）（ＧＧＳＮ）１８０と通信する。次いでＧＧＳＮは、例えば、インターネットなどのパケット交換コア（ｐａｃｋｅｔ−ｓｗｉｔｃｈ ｃｏｒｅ）１９０と通信する。

ＭＳＣ２５０、ＳＧＳＮ２２０、ＧＧＳＮ１８０およびＩＰネットワークは、いわゆるコア・ネットワーク２５３を構成する。ＳＧＳＮ２２０と、ＧＧＳＮ１８０とは、ＩＰネットワーク２１５によってフェムトセル制御装置／ゲートウェイ２３０に接続される。

フェムトセル制御装置／ゲートウェイ２３０は、インターネット１９０を経由してフェムトセル３２のフェムトセル基地局３０に接続される。フェムトセル制御装置／ゲートウェイ２３０に対するこれらの接続は、ブロードバンド・インターネット・プロトコル接続（「バックホール」）接続である。

図２において、３つのフェムトセル基地局３０と、対応するフェムトセル３２とが、簡単にするために示されている。

マクロセル２４の内部のモバイル端末４４が、知られている任意の方法で、マクロセル基地局２２と通信することが可能である。モバイル端末４４が、モバイル端末４４がフェムトセル基地局３０の内部の通信のために予約されるフェムトセル３２に入るときに、フェムトセル基地局３０において通信（例えば、コール）の開始を取り扱うこと、および／またはモバイル端末との既存の接続をマクロセルからフェムトセルへとハンドオーバーすることが望ましい。図２に示される例において、モバイル端末４４のユーザは、フェムトセル３２の最も近くにいる登録されたユーザである。

理解されるであろうように、公共フェムトセル基地局３０は、任意のモバイル端末のための通信を取り扱うことになる。しかしながら、私的フェムトセル基地局３０は、認可されたモバイル端末のためだけの通信を取り扱うことになる。

図２に示されるように、フェムトセル基地局３０は、ブロードバンド・インターネット・プロトコル接続（「バックホール」）３６を経由してコア・ネットワークと、それゆえに電気通信の「世界」の残りとに接続される。代替的な実施形態において、選択されたトラフィックは、フェムトからＩＰネットワークを経由して全体としての世界と直接に通信することができる。「バックホール」接続３６は、コア・ネットワークを通してフェムトセル基地局３０の間の通信を可能にする。マクロセル基地局はまた、コア・ネットワークに接続される。

上記ネットワーク・アーキテクチャは、特定のワイヤレス規格に関することが認識されることになるが、本発明は、このアーキテクチャ、またはこれらの規格だけには限定されない。

フェムトセル基地局
図３は、一実施形態によるフェムトセル基地局またはフェムトを示すものである。図３に示されるように、各フェムト３０は、送信および受信のためのアンテナ５２を含んでおり、また制御信号のための、またデータのための信号およびデータの送信／受信回路６０を含んでいる。この回路６０は、送信回路６２と、受信回路６４とを含む。送信回路６２は、送信と、関連する処理とを取り扱い、また受信回路６４は、受信と、関連する処理とを取り扱う。送信および受信の回路は、回路を共有することができ、また説明の目的のためだけに、別個の要素として示されていることが、理解されるであろう。

モード制御装置５８は、信号およびデータの送信／受信回路６０の動作状態を制御する。とりわけ、モード制御装置５８は、回路６０が、スリープ状態にあるか、受信アクティブ状態にあるか、または完全アクティブ状態にあるかを制御する。スリープ状態においては、回路６０は、送信と、関連する処理とをディスエーブルにする。それに応じて、フェムト３０は、ビーコン信号、パイロット信号、ブロードキャスト信号、ユーザ・データ信号など、どのような信号も送信しない。スリープ状態においては、フェムト３０はまた、受信と、関連する処理とをディスエーブルにする。それに応じて、フェムト３０は、すぐ近くのモバイル端末によって送信されるどのような信号も受信せず、また処理しない。スリープ状態においては、フェムト３０は、多くのエネルギーを消費せず、電磁放射線を生成せず、また干渉を生成しない。しかしながら、スリープ状態においては、フェムト３０は、図１に示されるＲＮＣ１７０などのネットワーク制御装置からのウェイクアップ・メッセージ（ｗａｋｅｕｐ ｍｅｓｓａｇｅｓ）を含む信号を受信することができる。フェムト３０が、そのような信号を受信するときに、フェムト３０は、受信されるコマンドに基づいて完全アクティブ状態または受信アクティブ状態へと目を覚ます（ｗａｋｅｕｐ）ことができる。受信アクティブ状態においては、回路６０は、送信と、関連する処理とをディスエーブルにするが、受信と、関連する処理とをイネーブルにする。それに応じて、受信アクティブ状態においては、エネルギー消費は、以下で説明される完全アクティブ状態に比べて依然として低減され、電磁放射線は、発生されず、また干渉は、生成されない。受信アクティブ状態においては、フェムト３０は、図１に示されるＲＮＣ１７０などのネットワーク制御装置からのウェイクアップ・メッセージを含む信号を受信することができる。フェムト３０が、そのような信号を受信するときに、フェムト３０は、完全覚醒状態へと目を覚まし、あるいは受信されるコマンドに基づいてスリープ状態へと戻ることができる。さらに、受信アクティブ状態においては、フェムト３０は、図１に示されるＲＮＣ１７０などのネットワーク制御装置および／またはＳＧＳＮ１８０およびＧＧＳＮ２２０と通信し続けることができる。完全アクティブ状態においては、回路６０は、受信と、関連する処理とをイネーブルにし、また送信と、関連する処理とをイネーブルにする。すなわち、完全アクティブ状態においては、回路６０は、マクロおよびＩＰネットワークと通信することを含めて、従来の方法で動作する。

図３において示されるように、モード制御装置５８は、制御装置７０と、状態パラメータ・メモリ７２とを含む。状態パラメータ・メモリ７２は、複数の状態パラメータを記憶し、また任意のタイプのメモリとすることができる。例えば、メモリ７２は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリとすることができ、ＲＡＭまたはＲＯＭなどとすることができる。制御装置７０は、メモリ７２によって記憶される状態パラメータに基づいて回路６０の状態を制御する。状態パラメータは、図４に関して以下で詳細に説明する。

図４は、スリープ状態におけるフェムト３０の一例のオペレーションを示すものである。示されるように、スリープ状態は、時間の間隔Ｉの上の定期的なオペレーションとすることができる。持続時間Ｔの各間隔Ｉの間に、フェムトは、スリープ状態から受信アクティブ状態Ｗへと切り替える。持続時間Ｔは、メモリ７２に記憶される状態パラメータである。間隔Ｉ中にフェムトが、受信アクティブ状態Ｗへと切り替える、図４の中の時点ｔ１もまた、メモリ７２に記憶される状態パラメータである。さらにまた、フェムト３０が、受信アクティブ状態に留まる時間の長さＬも、メモリ７２に記憶される状態パラメータである。それに応じて、図４に示されるように、これらの状態パラメータに基づいて、制御装置７０は、スリープ状態から受信アクティブ状態への、また再びスリープ状態へと戻る遷移を制御することができる。下記でより詳細に説明されることになるように、受信アクティブ状態の間に、フェムト３０は、すぐ近くのモバイル端末による伝送を監視する。フェムト３０が、モバイル端末がサーブされるべきであり（例えば、モバイル端末は、通信を開始する）、またモバイル端末がフェムト３０によってサーブされることが認可されることを検出する場合、フェムト３０は、完全アクティブ状態に切り替えることになる。モバイル端末が、フェムト３０によってサーブされることが認可されることを決定するために、フェムト３０は、モバイル端末と通信するようにトランスミッタを一時的にオンにすることができることに注意すべきである。

図４に示されるように、受信アクティブ状態の開始時刻は、定期的とすることができる。別のやり方で述べると、開始時刻は、各間隔Ｉの中で同じとすることができる。また、フェムト３０が、受信アクティブ状態にある時間の長さも、各間隔Ｉについて同じとすることができる。しかしながら、本発明は、これらの動作の制約に制限されない。

例えば、図５に示されるように、受信アクティブ状態の開始時刻は、間隔Ｉごとに変化することができる。一実施形態においては、開始時刻は、制御装置７０によってランダムに生成されることが可能である。さらにまた、図６に示されるように、開始時刻は、間隔Ｉごとに次第にシフトすることができる。図６においては、シフトは、固定されたオフセットｔ０であるが、本発明は、固定されたオフセットだけには限定されない。図６はまた、フェムト３０が、受信アクティブ状態に留まる時間の長さが、間隔Ｉごとに変化することができることを示している。さらに、間隔が、固定された時間の長さＴを有するように示されているが、この時間もまた変化させられることが可能である。例えば、メモリ７２は、時刻、曜日、月、日付などに基づいて変化するスリープ状態と受信アクティブ状態とを説明する状態パラメータを記憶することができ、またこれらは、ユーザ・ニーズを正当化するようになっている学習アルゴリズムに基づいたものとすることができる。理解されるであろうように、どのような設計も、望ましい状態パラメータを用いてメモリ７２をプログラムすることによって可能である。

一実施形態においては、状態パラメータは、デフォルトの組に設定されることが可能である。別の実施形態においては、状態パラメータは、ユーザ・プログラマブルとすることができる。図９に関して下記で詳細に考察される別の実施形態においては、状態パラメータは、自律的に、また適応的に決定されることが可能である。さらにまた、メモリ７２は、マクロセルによって送信される状態パラメータを記憶することができる。この場合にも、状態パラメータを決定し、また記憶する任意の方法が実装され得ることが、理解されるであろう。

オペレーション
フェムト３０のオペレーションが、次に図７に関して詳細に説明されている。図７は、一実施形態によるフェムト３０のオペレーションのフローチャートを示すものである。図７に関して、フェムト３０は、スリープ状態に入っていることが、仮定される。例えば、フェムト３０における非アクティブの期間の後に、モード制御装置５８は、回路６０を完全アクティブ状態からスリープ状態へと切り替え、また図７に示されるプロセスを開始することができる。

図示されるように、ステップＳ７１０において、制御装置７０は、スリープ・クロックをゼロへと初期化し、またスリープ・クロックを開始させる。ステップＳ７１５において、制御装置７０は、回路６０をスリープ状態にする。それに応じて、送信と、受信と、関連する処理とは、ディスエーブルにされる。しかしながら、ネットワークまたはモード制御装置５８からの命令に基づいて、回路６０は、ネットワークと通信し続けることも、または通信し続けないことも可能である。次いで、ステップＳ７２０において、制御装置７０は、スリープ・クロックが、回路６０を受信アクティブ状態にすべき時刻に到達しているかどうかを決定する。ここで、制御装置７０は、メモリ７２から受信アクティブ状態を開始すべき時点を取得する。上記で論じられるように、この時点は、メモリ７２に記憶される状態パラメータのうちの１つである。さらに論じられるように、取り出される時点は、時刻、曜日、月、日付など、またはその組合せに依存する可能性がある。スリープ・クロックによって示される時刻が、メモリ７２から取り出される時点に等しい場合、そのときにはステップＳ７２５において、制御装置７０は、回路６０をスリープ状態から受信アクティブ状態へと切り替える。そうでなければ、ステップＳ７２０は、スリープ・クロックが、受信アクティブ状態を開始すべき時刻に等しくなるまで連続的に反復される。

受信アクティブ状態にされており、フェムト３０は、すぐ近くのモバイル端末からの信号を受信することができる。ステップＳ７３０において、回路６０は、フェムト３０が受信するように設計されたモバイル端末によって送信される任意の信号を取り出し、また処理することができるようになる。回路６０は、受信信号を監視して、サービスが、認可されたモバイル端末のために提供されるべきかどうかを検出する。例えば、フェムト３０が、しきい値パワー・レベルを超過する、モバイル端末からのアクセス・プローブ（ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｂｅ）（ＡＰ）を受信する場合、回路６０は、モバイル端末が、認可されたモバイル端末であるかどうかを決定する。フェムト３０が、公共的なフェムトである場合、そのときにはモバイル端末は、さらなる認証が実行されるまで、認可されるものと仮定される。しかしながら、フェムト３０が、私的なフェムトである場合、そのときにはフェムト３０は、そのフェムトを使用することが認可されるこれらのモバイル端末のためだけにサービスを提供することになる。この認可プロセスはよく知られており、また簡潔にする目的のために詳細には説明しない。さらに、この状態においては、フェムト３０は、ネットワークと通信し続ける可能性もあり、または通信し続けない可能性もある。

検出されるモバイル端末が認可されることを仮定すると、そのときには回路６０は、制御装置７０に通知し、また制御装置７０は、ステップＳ７３５において回路６０を完全アクティブ状態へと切り替える。それゆえに、回路６０は、モバイル端末に反応し、適切な応答メッセージをモバイル端末に対して提供し、また通信サービスをモバイル端末に対して提供することができる。フェムト３０はまた、バックホールの上でマクロセル２２とＲＮＣ１７０とにそれが目覚めていることを同時に信号で伝え、またモバイル端末に対するサービスを取り扱うことになる。回路６０が、認可されたモバイル端末を検出しない場合、そのときにはステップＳ７４０において、制御装置７０は、受信アクティブ状態についての時間の長さが、満了しているかどうかを決定する。すなわち、制御装置７０は、受信アクティブ状態についての時間の長さをメモリ７２から状態パラメータのうちの１つとして取得する。スリープ・クロックが、受信アクティブ状態の開始時刻に受信アクティブ状態についての時間の長さを加えたものに等しい場合、そのときには制御装置７０は、受信アクティブ状態が終了すべきことを決定し、またステップＳ７４５において回路６０をスリープ状態へと切り替えて戻す。そうでない場合に、処理は、ステップＳ７３０へと戻り、またモバイル端末についての監視が、継続する。

ひとたびスリープ状態に戻ると、制御装置７０は、ステップＳ７５０において、スリープ間隔Ｉが満了しているかどうかを決定する。すなわち、制御装置７０は、間隔の期間をメモリ７２から状態パラメータとして取得する。またスリープ・クロックが、間隔についての時間に等しい場合、制御装置７０は、スリープ間隔が満了していることを決定する。結果として、スリープ・クロックは、ステップＳ７５５において初期化され（またはリセットされ）、処理が、ステップＳ７２０へと進み、また次のスリープ間隔が、開始される。スリープ・クロックが、ステップＳ７５０において、スリープ間隔期間に到達していない場合、そのときには処理は、スリープ・クロックが、スリープ間隔期間に到達するまで、依然としてステップＳ７５０のままである。

理解されるであろうように、フェムト３０は、非アクティビティの期間中に低エネルギー消費のスリープ状態に保持される。フェムト３０は、フェムト３０が完全なアクティビティを再開すべきかどうかを決定するために、目覚めさせられるが、それは、受信モードにある場合だけである。この受信モードにおいては、フェムト３０による伝送は起こらない。それに応じて、エネルギー消費は、依然として低減されたままであり、電磁放射線は、依然として存在しないままであり、またフェムト３０からの干渉は、依然として無視可能なままである。

上記で論じられるように、ひとたび完全アクティブ状態にあるときに、モード制御装置５８は、完全アクティブ状態における非アクティビティの期間の後に、回路６０をスリープ状態に切り替えることができる。例えば、フェムト３０が、あるしきい値の時間にわたって、モバイル端末からの通信を取り扱っていない場合、モード制御装置５８は、回路６０をスリープ状態にする。モード制御装置５８はまた、バックホールの上で、フェムト３０が、スリープ状態にされていることをマクロセル２２とＲＮＣ７０とに信号で伝えることもできる。さらにまた、回路６０をスリープ状態に直接にする代わりに、モード制御装置５８は、先ず、ある期間にわたって回路６０を受信アクティブ状態にすることができる。回路６０が、認可された任意のモバイル端末がこの期間中にサービスを受けるべきであることを検出しない場合、そのときにはモード制御装置５８は、回路６０をスリープ状態にする。しかしながら、回路６０が、認可されたモバイル端末がサービスを受けるべきであることを検出する場合、そのときにはモード制御装置５８は、回路６０を完全アクティブ状態へと戻す。

図８は、別の実施形態によるフェムト３０のオペレーションのフローチャートを示すものである。この実施形態は、図７の実施形態と同時に実行されることが可能であり、またはたとえ図７の実施形態が実行されないとしても、実行されることが可能である。この実施形態は、モバイル端末が、マクロセル基地局を経由して通信セッションをすでに確立しており、また、フェムト３０がスリープ状態または受信アクティブ状態にある間に、マクロセルが、モバイル端末をサーブすることをフェムト３０にハンドオフすることを決定することを企図している。ここで、マクロセル２２および／またはＲＮＣ１７０は、モバイル端末が、サービスをフェムト３０から受信することを認可されていることを決定することができる。すなわち、マクロセル２２は、フェムトと同じ認可する情報を記憶することができる。上記の決定を行ってから、マクロセル２２および／またはＲＮＣ１７０は、適切なバックホールの上でハンドオフ要求をフェムト３０に対して送信する。これは、マクロセル２２および／またはＲＮＣ１７０が、フェムト３０が完全アクティブ状態にあることを保証するためにフェムト３０に対して送信することができるトリガの単に一例であるにすぎない。すなわち、本発明は、トリガとしてのこのハンドオーバーの例だけには限定されない。

図８のステップＳ８１０において、制御装置７０は、万一フェムト３０が現在スリープ状態にある場合に、フェムト３０をスリープ状態から引き出すトリガが、マクロセルから受信されるかどうかを決定する。トリガが受信されない場合、フェムトは、ステップＳ８２０において依然としてスリープ状態のままであり、また処理は、ステップＳ８１０へと戻る。ステップＳ８１０における決定が、肯定的である場合、そのときにはステップＳ８１５において、制御装置７０は、回路６０を完全アクティブ状態に切り替える。

一代替案として、フェムト３０は、モバイル端末が、フェムト３０の認可されたユーザであるかどうかを決定することもできる。認可されている場合、フェムト３０は、依然として完全アクティブ状態のままである。認可されていない場合、フェムト３０は、移動局をマクロ基地局２２へとリダイレクトし、またスリープ状態へと戻る。代わりに、この認可の決定は、受信アクティブ状態において実行されることも可能であり、また次いでモバイル端末が認可されたユーザとして決定される場合に、完全アクティブ状態へと進む。

他の実施形態
図９は、別の実施形態によるフェムトのモード制御装置を示すものである。図示されるように、モード制御装置５８’は、上記で論じられるように、制御装置７０と状態パラメータ・メモリ７２とを含む。しかしながら、モード制御装置５８’はまた、データベース７４と、アナライザ７６とを含む。データベース７４は、回路６０からアクティビティ情報を受け取る。すなわち、データベース７４は、回路６０の状態についての情報を記憶する。例えば、データベース７４は、フェムト６０が、少なくともスリープ状態と、完全アクティブ状態にあった長さと時間とを示す情報を記憶する。この情報は、数日、数週、数ヶ月にわたって、また日付順にカタログに入れられる。

アナライザ７６は、傾向についてのデータベース７４における履歴オペレーション情報を分析する。例えば、フェムト３０は、ショッピング・モールに配置されることが可能であり、またデータベース７４における情報は、フェムト３０が、各週日に午後１０時から午前１２時まで、また午前１２時から午前１０時までスリープ状態に留まることを示している。この履歴オペレーション情報に基づいて、アナライザ７６は、フェムト３０が、よりアクティブになるときに、その日の他の期間よりもずっと長いスリープ間隔をこれらの期間にわたって設定することができる。理解されるであろうように、アナライザ７６は、時刻、曜日、月、日付など、およびその組合せに基づいて、パターンを識別するようにプログラムされることが可能である。

上記で説明されるように決定されようと、またはそれらの中でプログラムされようと、メモリ７２の中で記憶される状態パラメータは、バックホールの上でマクロセル２２に対して信号で伝えられることが可能である。

フェムト３０に位置する代わりに、データベース７４と、アナライザ７６とは、マクロセル２２またはＲＮＣ１７０に位置することができ、またマクロセル２２またはＲＮＣ１７０は、メモリ７２に記憶するために決定された状態パラメータをフェムト３０に対して送信することができることが、理解されるであろう。例えば、状態パラメータは、マクロセル２２からのオーバーヘッド・メッセージの中で通信されることが可能である。

上記で説明された実施形態に対するさらなる一代替案として、フェムト３０は、外部から目に見えるインジケータ・ライトを含むことができる。インジケータ・ライトは、フェムトの状態を示すように構成されていることが可能である。例えば、インジケータ・ライトは、フェムト３０が、スリープ状態にあるか、または完全アクティブ状態にあるかに応じて、異なるカラーを表示することができる。追加して、または代わりに、インジケータ・ライトは、フェムト３０の状態に応じて、異なるディスプレイを提供することもできる。例えば、インジケータ・ライトは、スリープ状態においては点滅することができ、また完全アクティブ状態においては安定していることができる。異なるディスプレイとカラーとが、スリープ状態と完全アクティブ状態とだけについて説明されたが、ディスプレイおよび／またはカラーが、受信アクティブ状態を示すために提供されることも可能である。

本発明は、このようにして説明されており、同じことが、多数のやり方において変更され得ることが明らかであろう。そのような変形は、本発明からの逸脱と見なされるべきではなく、またすべてのそのような修正は、本発明の範囲の内部に含められるように意図される。

Claims (8)

1. 小型セル基地局を制御する方法であって、
   サービスが、認可されたモバイル端末のために提供されるべきかどうかを検出するために、前記基地局（３０）において、前記基地局の履歴オペレーションに基づく少なくとも１つの状態制御パラメータに基づいてスリープ状態から受信アクティブ状態へと切り替えるステップ（Ｓ７２５）であって、前記基地局は、前記スリープ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また受信と、関連する処理とをディスエーブルにし、前記基地局は、前記受信アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また前記基地局は、前記受信アクティブ状態において、受信と、関連する処理とをイネーブルにする、切り替えるステップと、
   前記基地局が、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきであることを検出する場合に、前記基地局において、前記受信アクティブ状態から完全アクティブ状態へと切り替えるステップ（Ｓ７３０、Ｓ７４０、Ｓ７３５）であって、前記基地局は、前記完全アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをイネーブルにし、また受信と、関連する処理とをイネーブルにする、切り替えるステップとを備える方法。
2. スリープ状態からの前記切り替えるステップは、前記スリープ状態の間に定期的に、また前記スリープ状態の間にランダムにのうちの一方で実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記状態制御パラメータは、時刻、曜日、月、および日付のうちの少なくとも１つに基づいて変化する、請求項１に記載の方法。
4. マクロ基地局またはネットワーク制御装置から前記状態制御パラメータを受信するステップ
   をさらに備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記基地局が、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきであることを検出しない場合に、ある長さの時間の後に前記受信アクティブ状態から前記スリープ状態へと戻るステップ（Ｓ７４０、Ｓ７４５）
   をさらに備える、請求項１に記載の方法。
6. ネットワーク制御装置とマクロ基地局とのうちの少なくとも一方からのトリガに応じて、前記スリープ状態と前記受信アクティブ状態とのうちの一方から前記完全アクティブ状態へと切り替えるステップ（Ｓ８１０、Ｓ８１５）
   をさらに備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記基地局における非アクティビティの期間の後に前記完全アクティブ状態から前記スリープ状態へと切り替えるステップ
   をさらに備える、請求項１に記載の方法。
8. 信号およびデータの回路と、モード制御装置とを含む小型セル基地局であって、
   前記信号およびデータの回路は、送信と、関連する処理とのための回路と、受信と、関連する処理とのための回路とを含み、
   前記モード制御装置は、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきかどうかを検出するために、前記基地局の履歴オペレーションに基づく少なくとも１つの状態制御パラメータに基づいて前記信号およびデータの回路をスリープ状態から受信アクティブ状態へと切り替えるように構成され、前記信号およびデータの回路は、前記スリープ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また受信と、関連する処理とをディスエーブルにし、前記信号およびデータの回路は、前記受信アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをディスエーブルにし、また前記信号およびデータの回路は、前記受信アクティブ状態において、受信と、関連する処理とをイネーブルにし、
   前記モード制御装置は、前記基地局が、サービスが認可されたモバイル端末のために提供されるべきことを検出する場合に、前記信号およびデータの回路を前記受信アクティブ状態から完全アクティブ状態へと切り替えるように構成され、前記信号およびデータの回路は、前記完全アクティブ状態において、送信と、関連する処理とをイネーブルにし、また受信と、関連する処理とをイネーブルにする
   小型セル基地局。

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