JP5693612B2 - マクロセルからフェムトセルへの移動局のハンドオーバーを管理するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、マクロセルからフェムトセルへの移動局のハンドオーバーを管理するための方法および装置に関し、より具体的かつ非排他的には、ＵＭＴＳ基地局からフェムト装置への移動局のハンドオーバーを管理するための方法および装置に関する。

移動体通信ネットワークでは、複数の基地局が１つの地理的領域内全体に分散配置されており、一般にマクロセルと称される複数のカバーエリアを提供する。ユーザ機器（ＵＥ）とも称されうる移動局は、ネットワークにアクセスするために、そのＵＥが位置するマクロセルをサポートする基地局に接続する。信号強度の低下するマクロセル端にＵＥが移動したなどの理由で信号状態が劣化すると、そのＵＥは、より良好な接続を提供する別の基地局を介してそのネットワークにアクセスしなくてはならなくなる場合がある。

ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワークでは、ＵＥは、他の潜在的なターゲット・マクロセルから受信した信号の品質を測定して、ハンドオーバーが必須となりうる時点を判断する際に役立てる。基地局を制御するマクロセル層の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、ＵＥが取得した測定値に基づいてハンドオーバーを決定する。しかし移動局は潜在的なターゲット・マクロセルからのパイロット電力測定値を報告することしかできず、そのパイロット電力はいわゆる「一次拡散コード」と呼ばれる電力であるため、移動局は測定された信号のセルＩＤを明確に特定することはできない。したがって、実際のターゲット・セルは、ＲＮＣによってそれら「一次拡散コード」の直交割り当ての情報を用いて特定される。最も可能性の高いハンドオーバー・ターゲット・セルの特定に引き続いて、ハンドオーバー手順を開始するためにＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージがＲＮＣを介してターゲット・セルに送られる。このメカニズムは、３ＧＰＰ規格ＴＳ ２３．００９「Ｈａｎｄｏｖｅｒ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ（ハンドオーバー手順）」に準拠している。

複数のフェムトセルをサポートする、より小型で低電力の複数のトランシーバ・フェムト装置または複数のフェムト基地局を配置することによって、移動体通信ネットワークにアクセスするための代替経路が提供される。一般に家庭用または業務用に用いられるカバーエリアの小さいフェムト基地局は、通常は、フェムト・ゲートウェイを介してバックホールのインターネット接続経由で移動体通信システムのコアネットワークに接続される。移動体通信システムを構成する１つのマクロセルのカバーエリアは、複数のフェムトセルのカバーエリアと重複しうる。図１は、破線で囲まれた関連付けられたマクロセルをそれぞれに有すると共に、複数のフェムトセルに関連付けられた複数のフェムト装置３から９をそれぞれのカバーエリア内に含んだ２つの移動体通信ネットワーク基地局１および２を有するＵＭＴＳシステムを概略的に示す。基地局１および２はＲＮＣ １０に接続されており、ＲＮＣ １０は移動通信交換局（ＭＳＣ）１１に接続されている。ＭＳＣ １１はまた、フェムト・ゲートウェイ１２を介して複数のフェムト装置３から９に接続されている（これらすべての接続が図１に明示的に示されているわけではない）。

あるＵＥ、例えば図１のマクロセル基地局２に接続されたＵＥ １３は、ハンドオーバー・ターゲットを求めて測定を行った場合、潜在的なターゲットとしてフェムトセル４を検出しうる。しかし多くの場合、このＵＥが取得した測定値は、ハンドオーバーに最も適したターゲット・フェムトセルのＩＤを特定するには不十分である。一次拡散コードは限られた数しかなく（３ＧＰＰ規格リリース８版では５１２のコードしか規定されていない）、恐らくそれらのコードのうちの１０から２０だけが特定のマクロセル内に配置されたすべてのフェムトセルに対して使用可能であるということになり、残りのコードは近隣のマクロセルおよびミクロセルを識別するために使用されることになる可能性がある。各マクロセルには１０から２０を超える数のフェムト装置が設置される可能性が高いので、一次拡散コードを使用して一意のＩＤを作成できる見込みはない。したがって、マクロセルＲＮＣ １０から入来したＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを転送することができるように、最も可能性の高いターゲット・フェムトセルを特定するメカニズムが求められている。

考えられうる１つの解決策は、入来したＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを、マクロセルのカバーゾーン内に配置されたすべてのフェムトセルにマルチキャストするステップを伴う。しかしこの解決策では、ハンドオーバー・ターゲットに適していないフェムトセルに信号メッセージを送信することになり、したがってトラフィックを増加させるだけで何らの効果も得られないことになる。また、マクロセル内の各フェムト装置はそのマクロセルに入ってくる移動局に対して備えておく必要があるので、この解決策では、それらのフェムト装置を不要に過負荷な状態にしかねない。

本発明の第１の態様によれば、マクロセルからフェムトセルへの移動局のハンドオーバーを管理するための方法は、複数の異なるフィルタを適用することによって複数のフェムトセルからターゲット・フェムトセルの候補セットを選択するステップであって、各フィルタが少なくとも１つのフェムトセルの属性によってフィルタリングするステップを含む。この方法により、ターゲット・フェムトセルとなる可能性の非常に高い１つまたは複数のフェムトセルだけを含めるように候補フェムトセルのプールを絞り込むことができる。このフィルタリングは、必ずしも１つのフェムトセルをターゲットとして識別することにはならないが、適切でないフェムトセルを排除し、したがって資源のより有効な管理を可能にする。

一実施形態では、一連のフィルタリングされたセットを作るために複数のフィルタが順番に連続的に適用される。別の一実施形態では、フェムトセルの１つのセットに２つ以上のフィルタを並列に適用することができ、次いですべての適用されたフィルタ条件を満たすフェムトセルを特定すべく比較を行うことができる。

一実施形態では、複数のフィルタがフェムト・ゲートウェイで少なくとも部分的に適用される。そのフェムト・ゲートウェイには、例えば１つまたは複数のフィルタが適用されたフェムトセルに関する情報をそれぞれが保持した、複数のデータベースまたは何らかの他の形式のデータ・ストアを含めることができる。

一実施形態では、上記属性は、フェムトセル位置、割り当てられた搬送波、割り当てられた拡散コード、ＩＭＳＩ識別子、ＴＭＳＩ識別子、および当該フェムトセルがそれぞれのフェムトセルによって既に処理済みかどうかのうちの少なくとも幾つかを含む。他の適切な属性も使用することができる。例えば、ある通信規格に従って動作するネットワークに適した属性が、別の規格に従ったネットワークにも適しているとは限らない。

本発明の第２の態様によれば、フェムト・ゲートウェイは、複数のフェムトセルからターゲット・フェムトセルの１つの候補セットを選択するための複数のフィルタに対するアクセス権を有しており、各フィルタは少なくとも１つのフェムトセルの属性によってフィルタリングする。

本発明の第３の態様によれば、通信構成は、本発明によるフェムト・ゲートウェイを含む。

次に、本発明の幾つかの実施形態を添付の図面を参照して一例としてのみ説明する。

移動体通信ネットワークを概略的に示す図である。 本発明による方法のステップを概略的に示す図である。

図１に示すシステムでは、ＵＥ １３は基地局２に関連付けられたマクロセルに接続されている。ＵＥ １３は、例えばターゲット・セルＩＤとそのスクランブリング・コードとを含む測定情報を基地局２に提供する。基地局２はその情報をＲＮＣ １０に送信し、ＲＮＣ １０はその測定値に基づいてハンドオーバーを決定する。

ハンドオーバーが得策とみなされる場合、ＲＮＣ １０は、３ＧＰＰ規格ＴＳ ２３．００９に従ってＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージをＭＳＣ １１を介してフェムト・ゲートウェイ１２に転送することによってハンドオーバー手順を開始する。ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージは、ＵＥ １３のＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）および／またはＴＭＳＩ（一時移動加入者識別子）と、ターゲットＲＮＣ、つまりこの場合にはフェムト・ゲートウェイ１２がターゲット・セルを特定する際に役立つ情報とを含む。

フェムト・ゲートウェイ１２内では、ターゲット候補になる可能性の非常に高い複数のフェムトセルを特定すべく、ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージに含まれる情報がデータベースのセットに従って連続的にフィルタリングされる。

フェムト・ゲートウェイ１２は第１のデータベース１４または他の形式のデータ・ストアを含み、その第１のデータベース１４または他の形式のデータ・ストアは領域内のすべてのフェムトセルのリストを含む。第１のステージでは、第１のフィルタリングされたフェムトセルのセットを提供すべく、第１のデータベース１４が、基地局２のサポートするマクロセル内に配置されていないすべてのフェムトセルを除外するようにフィルタリングされる。フェムト・ゲートウェイ１２で受信された情報は現行の送信元基地局ＩＤを含んでおり、したがって、その基地局の地理的なカバーエリアは知られている。この第１のフィルタリング・ステージにより、他の複数のマクロセルに配置されたすべてのフェムトセルがそれ以降の考慮から除外される。したがって、例えばフェムトセル９は、基地局２が提供するカバーエリアと重複しないので排除される。本発明の別の実施形態では、所与のマクロセルの外ではあるがその境界線の付近に位置するフェムトセルも含めるように、そのマクロセルに対する複数のフェムトセルの配置が構成され、その結果、フィルタリングされたセット内に、この場合にはフェムト装置９が保持されることになる。

第２のステージでは、第１のフィルタリングされたフェムトセルのセットが第２のデータベース１５またはデータ・ストアに入る。次いで、同一の搬送波が割り当てられた複数のフェムトセルと、ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージと共に含まれる拡散コードとだけを保持することによって、第１のフィルタリングされたセットは第２のフィルタリングされたセットをさらに作るためにフィルタリングされる。１つのマクロセル内のフェムトセルに１０から２０のコードが割り当てられている場合、このフィルタリング・ステージは、ある構成において第１のフィルタリングされたセットに含まれるフェムトセルの約９０％から９５％を除外しうる。第２のフィルタリング・ステージは、例えば搬送波情報を用いて最初にフィルタリングし、次いでその最初のフィルタリングの結果を拡散コードを用いてさらにフィルタリングするか、またはその逆の順序でフィルタリングを行うことにより、２つの工程段階として遂行することができる。

本発明の一実施形態では、フィルタリング・プロセスは第２のフィルタリング・ステージの後で完了する。第２のフィルタリングされたセットに残存するフェムトセルには次いで、それぞれに、以下で説明するように、ターゲット・フェムトセルを特定するためにポーリングおよび／またはマルチキャストを用いてＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージのコピーが送られる。

別の一実施形態では、第２のフィルタリングされたセットが作られた後で適用されるべく、第３のフィルタリング・ステージも含まれる。第２のフィルタリングされたセットは、同じＩＭＳＩ／ＴＭＳＩを既に処理済みであり、「処理済みＩＭＳＩ／ＴＭＳＩ」データベース１６に入っており、かつ／またはデータベース１７に記憶されているフェムトセルの「ホワイト・リスト」、すなわちアクセス制御一覧に同じＩＭＳＩ／ＴＭＳＩを既に登録済みのフェムトセルだけを保持するようにさらにフィルタリングされる。一実施形態では、このステージにはフェムト装置がデータベース１６とデータベース１７の両方に含まれることが必要となるが、別の一実施形態では、フェムト装置はデータベース１６とデータベース１７の一方にのみ含まれるだけで十分である。したがって、この第３のステージは、特定の移動局ＵＥ １３にサービスを提供したことのないすべてのフェムトセルを除外することができる。「処理済みＩＭＳＩ／ＴＭＳＩ」データベース１６への登録は、例えばアイドル・モードでのＣｅｌｌ Ｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎメッセージを用いるなどして、各フェムト装置からの最近の信号トラフィックを監視することによって行うことができる。

残りの潜在的なターゲット・フェムトセルは次いで、第３のフィルタリング・ステージに引き続き、それぞれにポーリングおよび／またはマルチキャストを用いてＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージのコピーを受信する。次いで、フェムト・ゲートウェイ１２が適切なフェムト装置からの「ＵＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ（ＵＥ検出）」メッセージを待っている状態で、すなわちＵＥ １３が識別され、したがって３ＧＰＰ規格に準拠してハンドオーバー（より正式にはリロケーション・プロセス）が続行できる旨の信号伝達を待っている状態で、ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージの単純なポーリングまたはマルチキャストに引き続いて、最終的なターゲット・フェムト装置を特定することができる。

図２に本発明による方法を示す。この方法では、潜在的なハンドオーバー・ターゲットとして考慮されるべきフェムトセルの数を連続的に減らすべく、ターゲット・セル搬送波、パイロットおよび識別情報を使用して３つのフィルタリング・ステージが連続的に適用される。

本発明の別の一実施形態では、上記のフィルタリング・ステップは上記の実施形態に含まれる順番とは異なる順番で遂行され、もしくは上記のフィルタリング・ステップは省略することができるか、または追加のフィルタリング・ステップおよびパラメータまたは属性を含むことができる。別の一実施形態では、フェムトセルの１つのセットに上記のフィルタリング・ステップのうちの幾つかまたはすべてが並列に適用され、次いでフィルタ要件を満たす１つまたは複数の装置を特定すべく比較が行われる。フェムトセルをフィルタリングするために、上記のパラメータ以外のパラメータを使用することもできる。

上記の一実施形態において、上記複数のデータベースはフェムト・ゲートウェイ１２に含まれる。他の構成では、上記複数のデータベースは、フェムト・ゲートウェイから遠隔に配置されうる別体の１つまたは複数のユニットに保持されうる。

本発明は、ＵＭＴＳまたは３ＧＰＰの規定する規格以外の規格に準拠して動作し、複数のフェムト装置が配置された移動体通信構成に適用することができる。

本発明は、その趣旨または本質的特性から逸脱せずに他の特定の形態で具体化することができる。上記の実施形態は、すべての点において限定を目的としたものではなく説明を目的としたものとみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の説明によってではなく首記の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でなされるすべての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。

Claims (9)

1. マクロセルからフェムトセルへの移動局のハンドオーバーを管理するための方法であって、
   ハンドオーバーを要求するＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを受信するステップと、
   複数の異なるフィルタを前記ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージに含まれる情報に適用することによって、複数のフェムトセルからターゲット・フェムトセルの候補セットを選択するステップであって、各フィルタは、複数のフェムトセルの属性によってフィルタリングを行う、ステップと、
   前記ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを前記ターゲット・フェムトセルの候補セットのみに転送するステップとを具備し、
   前記属性は、フェムトセル位置、割り当てられた搬送波及び割り当てられた拡散コードのうちの少なくとも１つを含み、
   前記属性は、さらに、ＩＭＳＩ識別子及びＴＭＳＩ識別子のうちの少なくとも１つを含む、方法。
2. 一連のフィルタリングされたセットを作るために前記複数のフィルタが順番に連続的に適用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のフィルタがフェムト・ゲートウェイで少なくとも部分的に適用される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記リロケーション・メッセージの転送に引き続いて、ターゲット・フェムトセルからの移動局検出メッセージを待つステップをさらに具備する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記マクロセルがＵＭＴＳ通信ネットワークに含まれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 複数のフェムトセルからターゲット・フェムトセルの候補セットを選択するための複数の異なるフィルタに対するアクセス権を有するフェムト・ゲートウェイにおいて、各フィルタが複数のフェムトセルの属性によってフィルタリングする、フェムト・ゲートウェイであって、前記フェムト・ゲートウェイは、
   ハンドオーバーを要求するＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを受信し、
   前記複数の異なるフィルタを前記ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージに含まれる情報に適用することによって、複数のフェムトセルからターゲット・フェムトセルの候補セットを選択し、
   前記ＲＥＬＯＣＡＴＩＯＮメッセージを前記ターゲット・フェムトセルの候補セットのみに転送するように構成されており、
   前記属性は、フェムトセル位置、割り当てられた搬送波及び割り当てられた拡散コードのうちの少なくとも１つを含み、
   前記属性は、さらに、ＩＭＳＩ識別子及びＴＭＳＩ識別子のうちの少なくとも１つを含む、フェムト・ゲートウェイ。
7. 前記複数のフィルタのうちの少なくとも１つが前記ゲートウェイに配置される、請求項６に記載のフェムト・ゲートウェイ。
8. それぞれのフィルタリングされたフェムトセルのセットを格納するための複数のデータ・ストアを含む、請求項６または７に記載のフェムト・ゲートウェイ。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載のフェムト・ゲートウェイを含む通信構成。

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