JP5705412B2 - フェムトセルデバイス - Google Patents

Description

本発明は、無線通信ネットワークにおけるフェムトセルデバイスに関し、特にユーザデバイスに対しオープンアクセス及びクローズドアクセスを提供するフェムトセルデバイスに関する。

フェムトセルデバイスは、住居に配置するために設計された小型で省電力の屋内無線基地局である。フェムトセルデバイスは、このような環境下において、重複するマクロセルネットワークから得られるものよりも、より良いネットワークカバレッジ及びネットワーク容量を提供する。さらに、フェムトセルは（「バックホール」として知られている）オペレータのネットワークからのデータの受信、あるいはデータの送信のために、ブロードバンド接続を使用する。

従来は、フェムトセルデバイスは２つの方法のうち１つでユーザを扱うように構成されていた。１つ目の構成では、フェムトセルデバイスは既存のマクロセルネットワークの延長として働き、フェムトセルデバイスの通信範囲における全てのユーザに対して更に広範囲かつ高容量のネットワークを提供する。このことは住居において、マクロセルのカバレッジが貧弱である場合に、フェムトセルデバイスがその場所の居住者に対し（近くの人や通行人に対しても同様に）ネットワークへのアクセスを提供することを意味する。この構成では、全てのユーザは開放加入者グループの一員であるとみなされ、フェムトセルデバイスの使用は特定のユーザの集合に制限されない。フェムトセルデバイスからの通信と、重複するマクロセルネットワークとの間の干渉は、フェムトセルデバイス及びマクロセルネットワークの間でユーザの受け渡しを行うことにより軽減される。しかし、この構成では、ネットワークへの公共アクセス用のバックホールを提供するために、フェムトセルデバイスはフェムトセルデバイス所有者の（あるいは、プライベートな）ブロードバンド接続を使用することになり、ユーザに対し信頼性のあるサービス品質（ＱＯＳ：Quality of Service）を提供することは容易ではない。

２つ目の構成では、フェムトセルデバイスはネットワークへのアクセスを所定の加入者の集合（閉鎖加入者グループ）に限定する。その結果、閉鎖グループ内の加入者にとっては、より良いサービス品質（ＱＯＳ）やより高いデータの帯域幅がもたらされる。所定の加入者の集合は、一般的にフェムトセルの所有者とネットワークの管理者（例えば、フェムトセルデバイスが位置する住所に普段住んでいる者）との間で合意される。しかし、この構成では、フェムトセルデバイスから閉鎖加入者グループのユーザへの通信は、重複するマクロセルネットワークからフェムトセルデバイスの付近にいる（閉鎖加入者グループでない）他のユーザへの通信と干渉する場合がある。例えば、フェムトセルデバイスが周囲のマクロセルネットワークセルと同じチャネルを使用している場合、両者の間で干渉が起こりうる。

本発明によれば、開放加入者グループと閉鎖加入者グループの両方に対し、同時アクセスを提供することのできるフェムトセルデバイスが提供される。これにより、本発明に係るフェムトセルデバイスは両方の構成の利点を実現することができる。

特に、通信ネットワーク内の1つ以上のユーザデバイスと通信するためのフェムトセルデバイスが提供される。前記通信ネットワークは通信に利用可能な複数のサブチャネルを有し、前記フェムトセルデバイスは、前記フェムトセルデバイスの閉鎖加入者グループにあり且つ第１のエリア内にあるユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第１のサブセットを使用し、前記閉鎖加入者グループになく且つ前記第１のエリアより大きい第２のエリア内にあるユーザデバイス並びに前記閉鎖加入者グループにあり且つ前記第１のエリア外であって前記第２のエリア内にあるユーザデバイスである他のユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第２のサブセットを使用する。

本発明の更なる側面によれば、通信ネットワーク内の1つ以上のユーザデバイスと通信するための方法が提供される。前記通信ネットワークは通信に利用可能な複数のサブチャネルを有する。当該方法は、フェムトセルデバイスに関連する閉鎖加入者グループにあり且つ前記フェムトセルデバイス周辺の第１のエリア内にあるユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第１のサブセットを使用することと、前記閉鎖加入者グループになく且つ前記第１のエリアより大きい第２のエリア内にあるユーザデバイス並びに前記閉鎖加入者グループにあり且つ前記第１のエリア外であって前記第２のエリア内にあるユーザデバイスである他のユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第２のサブセットを使用することとを含む。

本発明は、以下の図面に関連して説明される（ただし、それらは本発明の一例に過ぎない）。

図１は、本発明に係るフェムトセルデバイスを含む通信ネットワークを示す。 図２は、本発明に係るフェムトセルデバイスのブロック図である。 図３は、２つのセグメントに対するサブチャネルのマッピング例を示すテーブルである。 図４は、本発明の一例に係るダウンリンクフレームの構造を示す。 図５は、本発明の代替例に係るダウンリンクフレームの構造を示す。 図６は、本発明の更なる代替例に係るダウンリンクフレームの構造を示す。 図７は、本発明に係る方法を示す。

本発明は、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)通信ネットワーク用のフェムトセルデバイスに関連して説明されるが、フェムトセルに対してオープンアクセス及びクローズドアクセスを提供することができ、かつ、別個のまたは直交する電波資源の割り当てによりマルチアクセス機能を提供することが可能な、任意の第２世代、第３世代、あるいは次世代のセル通信ネットワークに対しても適用することができる。特に、本発明はＩＥＥＥ(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)８０２．１６ｍ規格または３ＧＰＰ(Third Generation Partnership Project)のＬＴＥ(Long Time Evolution)規格に関するネットワークのためのデバイスに適用することができる。その他のタイプのネットワークでは、フェムトセルデバイスは家庭用基地局、アクセスポイント基地局、または３Ｇアクセスポイントとして知られている。

図１は、本発明に係るフェムトセルデバイス４を含む通信ネットワーク２を示す。フェムトセルデバイス４は、ブロードバンド接続８及びインターネット１０を介して、ネットワークオペレータ６に接続されている。上述したように、ブロードバンド接続８はバックホールとして使用される。すなわち、ブロードバンド接続８は、フェムトセルデバイスからオペレータ６へ（または、オペレータ６を介して）送信される必要のある任意のデータ、及びオペレータ６からフェムトセルデバイス４へ送信される必要のある任意のデータのために使用される。

ネットワークオペレータ６は、１つまたは複数のマクロセル基地局１２、１４を含む従来のマクロセルネットワークに接続されている。ここで示された例では、マクロセル基地局１２は、フェムトセルデバイス４が位置するエリアまたは建物をカバーするマクロセルを維持する。本発明は、重複するマクロセルに関連して説明されているが、本発明はマイクロセルやピコセルを制御する基地局を含む、他の任意のネットワーク管理基地局と共に動作することができる。

さらに、多数のユーザデバイス１６が、フェムトセルデバイス４の範囲内（必ずしも通信範囲にある必要はない）及び基地局１２により維持されるマクロセル内にある。

各々のユーザデバイス１６は、オープンデバイス（‘Ｏ’で表示）またはフェムトセルデバイスの閉鎖加入者グループとして指定されているデバイス（‘Ｃ’で表示）のいずれかに分類される。従って、ユーザデバイス１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、及び１６ｈはオープンデバイスであり、ユーザデバイス１６ａ、１６ｂ、１６ｆ、及び１６ｇは閉鎖加入者グループに指定されている。本明細書では、「オープンデバイス」の語、あるいはユーザデバイスが「開放加入者グループ」または「オープンアクセスグループ」にあることは、フェムトセルデバイス４の閉鎖加入者グループに指定されていないユーザデバイス１６を示すものとする。

上述したように、従来のフェムトセルデバイスは、所定のリストにあるユーザデバイスのみがフェムトセルデバイスと通信することのできる閉鎖加入者グループモードと、任意のユーザデバイスがフェムトセルデバイスと通信することのできる開放加入者グループモードとのいずれかにおいて動作することができる。

本発明によれば、フェムトセルデバイス４は両方のタイプの加入者グループにおけるユーザデバイス１６と同時に通信を行うことができる。

特に、本発明に係るフェムトセルデバイス４は、２つの同心状のカバレッジエリアを実質的に維持する。１つのエリアは、閉鎖加入者グループに指定されたユーザデバイス１６のためのものであり（以下、「内側の」または「第１の」エリアと称する）、もう１つのエリアは、全てのユーザデバイス１６のためのものである（以下、「外側の」または「第２の」エリアと称する）。図１では、これらの同心状のエリアは、閉鎖加入者グループのための破線円１８と、閉鎖加入者グループにないか、あるいは閉鎖加入者グループにあり且つ第１のエリア１８の外側にあるデバイスのための破線円２０とにより示される。当然のことながら、エリアの形状及び範囲は、フェムトセルデバイス４の近辺における電波の伝播状況により決定される。エリア２０は、フェムトセルデバイス４からの通信範囲を表し、ここではそれ以外に「フェムトセル」と称される。

ＷｉＭＡＸの通信ネットワークでは、エアインターフェースは多数のサブチャネルに分割され、各ユーザデバイス１６は、それぞれ１つまたは複数のサブチャネルによりデータの送信または受信を行う。従って、本発明の好適な実施形態では、フェムトセルデバイス４は、複数のサブチャネルのうち第１のサブセットを、閉鎖加入者グループに指定されたデバイス１６のために維持し、複数のサブチャネルのうち第２のサブセットを、閉鎖加入者グループに指定されていないデバイス１６のために使用することで、２つの同心状のカバレッジエリアを維持する。

本発明の好適な実施形態では、複数のサブチャネルのうち第１のサブセットは、第２のサブセットより多くのサブチャネルを含む。従って、本実施形態では、閉鎖加入者グループのデバイス１６に対し、オープンデバイス１６よりも多くの帯域幅が提供される。しかし、周囲の状況（例えば、フェムトセルデバイス４が位置する建物のタイプ等）に応じて、またはフェムトセルの所有者とネットワーク管理者との合意に応じて、サブチャネルのサブセットは同じ大きさであってもよいし、第１のサブセットが第２のサブセットより少ないサブチャネルを含んでいてもよい。

本発明の更なる実施形態では、フェムトセルデバイス４は、第１のサブセットにおけるサブチャネルの信号を、第２のサブセットにおけるサブチャネルの信号よりも低出力で送信する。この方法によれば、第１及び第２のサブセットに対して適切な出力レベルを設定することで、第１のサブセットにおけるサブチャネルの信号の大部分はフェムトセルデバイス４が配置された建物の内側に抑制され、第２のサブセットにおけるサブチャネルの信号は建物の外側の所定距離まで伝搬することができる。これは図１に示されており、閉鎖加入者グループのデバイス１６のためのカバレッジエリア１８の範囲は、オープンデバイス１６のためのカバレッジエリア２０の範囲よりも小さい。

従って、図１に示された実施形態では、異なる大きさのカバレッジエリア１８及び２０により、エリア２０の外側にあるユーザデバイス１６ｇ及び１６ｈのみがフェムトセルデバイス４と通信を行うことができない。（閉鎖加入者グループに指定されている）ユーザデバイス１６ｆはエリア１８の外側にあるため、第２のサブセットにおけるサブチャネルの１つによってのみフェムトセルデバイス４と通信を行うことができ、閉鎖加入者グループでない他のデバイス１６と同じ帯域幅の制約を受ける。ユーザデバイス１６ｃはエリア１８の内側にあるが、閉鎖加入者グループのデバイスではないため、第２のサブセットにおけるサブチャネルを使用することによってのみフェムトセルデバイス４と通信を行うことができる。

従って、本発明はフェムトセルデバイスに対するオープンアクセス及びクローズドアクセスの両方の利点を実現すると共に、それらのデメリットを最小限に抑制することができる。好適な実施形態では、データ帯域幅の大部分は閉鎖加入者グループのユーザデバイスに利用可能とされており、近くの人や通行人がネットワークへアクセスすることも依然として許可されている。公衆（すなわち、閉鎖加入者グループでない者）によるプライベートなブロードバンド接続８の利用は最小限に抑制される。好適な実施形態では、ＭＡＣ(Medium Access Control)スケジューラが、閉鎖加入者グループのデバイス１６のためのデータ通信量がオープングループのユーザデバイス１６に対して優先されることを保証することができる。

適切な通信出力レベルが選択されていれば、閉鎖加入者グループのデバイスによる通信は実質的に建物の内部（すなわち、エリア１８内）に制限されるため、閉鎖加入者グループのデバイスにより引き起こされるマクロセル内の通信への干渉は最小限に抑制される。さらに、フェムトセルデバイス４は、受信状況が貧弱なエリアへのマクロセルの拡張を許容する。

図２は、本発明に係るフェムトセルデバイス４の一例のブロック図である。フェムトセルデバイス４は、フェムトセルデバイス４の動作を制御する制御部２２を含む。制御部２２は、１つまたは複数のサブチャネルにおけるエアインターフェースを介して信号の送受信を行うための、トランシーバ回路２４及びアンテナ２６に接続されている。フェムトセルデバイス４はまた、フェムトセルデバイスの動作に関するデータまたは情報を記憶するためのメモリ２８を含む。ある実施形態では、メモリ２８は閉鎖加入者グループにあるユーザデバイス１６を識別する情報を記憶してもよい。好適な実施形態では、この情報は各ユーザデバイス１６のためのＭＡＣアドレスを含んでもよい。別の実施形態では、ネットワークオペレータ６が閉鎖加入者グループにあるユーザデバイス１６を識別する情報を保持し、この情報をユーザデバイス１６が最初にフェムトセルに登録された時にフェムトセルデバイス４へと渡してもよい。

フェムトセルデバイス４は、さらにＭＡＣスケジューラ３０を含む。ＭＡＣスケジューラ３０は、通信のスケジューリング及びユーザデバイス１６に対するサブチャネルの割り当てを担当し、オープンアクセス及びクローズドアクセスの制限を実行する。

ＷｉＭＡＸのネットワークでは、ダウンリンクの構造はフレーム毎を基準として変化する。全てのダウンリンクフレームのフォーマットを指定する責務は、ＭＡＣ３０にある。全てのフレームについて、ＭＡＣスケジューラ３０は何のデータが送信されるか、どのようにデータがエンコードされるか、及びフレーム内のどこにデータが置かれるかを決定する。ＭＡＣスケジューラ３０は通常、サービス品質への要求を満たすと共に、エアインターフェースの効率的な使用を保証するよう設計されている。

本発明の更に具体的な実施形態は、以下で図３から図６を参照して説明される。

ＷｉＭＡＸ基準によれば、使用可能なサブチャネルのサブセットを、フェムトセルデバイス４内または他の基地局内の異なる「セグメント」にマッピングすることができる。特に、フェムトセルデバイス４は、３つのセグメントの１つに対して、１つまたは複数のサブセットのサブチャネルを割り当てることができる。ここで、各セグメントは１つのアンテナセクタにマッピングされることで、フェムトセルデバイス４または基地局に対し双方向機能を提供する。

しかし、本発明の実施形態によれば、この「セグメンテーション」は、フェムトセルデバイス４における単一の全方向性アンテナ２６の周囲に、同心のカバレッジエリアを作成するために使用される。

この実施形態では、２つの「セグメント」が作成される。そして、閉鎖加入者グループのデバイス１６が低出力のセグメントを使用し、他の全てのデバイス１６が（より大きなエリアをもつ）高出力のセグメントを使用するように、それぞれ異なる出力レベルで通信が行われることが好ましい。さらに、上述したように、閉鎖加入者グループのためのセグメントがオープンデバイスのためのセグメントよりも高容量の帯域幅を持つように、２つのセグメントに異なる数のサブチャネルが割り当てられることが好ましい。

図３は、３０のサブチャネルが使用可能な場合における、２つのセグメントに対するサブチャネルのマッピング例を示す。３０のサブチャネルは６つのグループに分割されており、偶数番号のグループは６つのサブチャネルを有し、奇数番号のグループは４つのサブチャネルを有する。サブチャネルを任意にセグメントに割り当てることはできず、むしろ分割はサブチャネルグループの単位で行われる必要がある。さらに、各セグメントには、それぞれ少なくとも１つ以上の偶数番号のグループが含まれなくてはならない（例えば、２５のサブチャネルを１つのセグメントに配置し、５つのサブチャネルを他のセグメントに配置することはできない）。従って、図中における８つの列は、それぞれ実現可能で有効なセグメントのマッピングを示している。各セグメントにおけるサブチャネルの割合は、６：２４という一方の極値から、２４：６という他方の極値までの間で漸次設定することができる。

第１のセグメントが閉鎖加入者グループのアクセスのためのものである場合、右手の列に示されるマッピングが使用されることが好ましい。これらのマッピングは、閉鎖加入者グループに対し、より多くのサブチャネル（及び、それによるさらに高い帯域幅）を提供するためである。

「内側の」セグメント（すなわち、エリア１８）に対し、より多くのサブチャネルを割り当てることは、フェムトセルデバイス４の近くにあり、かつフェムトセルデバイス４が位置する建物の内部にあるユーザデバイスに対し、フェムトセルデバイス４からさらに遠く離れているものの「外側の」セグメント（すなわち、エリア２０）の内側にあるユーザデバイス１６に比べて、より高い帯域幅へのアクセスを許容する。一部のサブチャネルにおいてのみ、より高い出力レベルでの通信が行われるため、フェムトセルの近隣に対する干渉度合いが低減される。このことは、フェムトセルデバイス４を配置するにあたり特に重要な事項である。

本発明の実施形態は、この同心セグメンテーションアプローチを拡張しており、フェムトセルデバイス４がオープンアクセス及びクローズドアクセスの両方を提供することを可能としている。セグメンテーション能力は、オープンデバイスによるアクセスが利用可能な容量を制限するために使用され、閉鎖加入者グループのデバイスが、利用可能な帯域幅のうちより多くの割合を使用できるようにしている。

この方式の下では、サブチャネルの大部分を使用する「内側の」セグメントは、閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６にのみ利用可能とされ、セグメントのカバレッジが、フェムトセルデバイス４が配置されている建物の外側まで実質的に拡張しないことを保証にするために、比較的低い出力レベルで通信が行われる。「内側の」セグメントより少ないサブチャネルを使用する「外側の」セグメントは、公共アクセスに利用可能とされ、比較的高い出力レベルで通信が行われる。

フェムトセルデバイス４のＭＡＣスケジューラ３０は、これらの物理層のセグメントを制御し、その解放性及び閉鎖性が確実に維持されるようにする。そして、特に「内側の」セグメント内の閉鎖加入者グループでないユーザデバイス１６へのアクセスを拒否する。

さらに、ＭＡＣスケジューラ３０は、近隣のまたは重複するマクロセルとの干渉が最小限になるように、オープンデバイスのセグメントに使用される特定のサブチャネルを選択することができる。ＭＡＣスケジューラ３０は、フェムトセル２０内で受信されるマクロセル通信のレベルを測定する。そして、最も低い受信信号強度を有するマクロセル内で使用されるサブチャネル（恐らく、フェムトセルデバイス４の周辺では使用されない）が、「開放」フェムトセルセグメント２０で使用するのに最良の選択となる。

図４は、本発明に係るダウンリンク（すなわち、フェムトセルデバイス４からユーザデバイス１６に対する）フレームの一例を示す。このように、ダウンリンクフレームは、オープンアクセス及びクローズドアクセスを提供するために、２つのセグメントの間で分割されていてもよい。第２のサブセットには、「開放」セグメントに割り当てられた「Ｋ」のサブチャネルがあり、第１のサブセットには、「閉鎖」セグメントに割り当てられた「Ｌ」のサブセットがある。上述したように、第１のサブセット内のサブチャネルは比較的低い出力レベルで通信が行われ、第２のサブセット内のサブチャネルはより高い出力レベルで通信が行われる。

本発明の本実施形態では、各パーティションは、フェムトセルデバイス４のために２つのセルを効果的に作成するそれぞれのヘッダ情報パケットと共に通信される。本発明の好適な実施形態では、ヘッダ情報パケットは、それぞれのＦＣＨ(Frame Control Header)、ＤＬ−ＭＡＰ(Downlink Map)、ＵＬ−ＭＡＰ(Uplink Map)を各パーティションにおいて含む。

ＦＣＨは、いくつのサブチャネルがフェムトセルデバイス４により使用されるかを規定すると共に、ＤＬ−ＭＡＰをデコードする方法を記述する。ＤＬ−ＭＡＰは、ダウンリンク内における他の全てのバーストのサイズ及び位置に関する情報を含み、どのユーザデバイスにバーストが送信される予定であるかを示すと共に、これらのバーストをデコードする方法を詳細に規定する。ＵＬ−ＭＡＰは、アップリンク内におけるすべてのバーストのサイズ及び位置に関する情報を含む。ＵＬ−ＭＡＰは、各バーストにおいてどのユーザデバイスが通信を行うべきか、及びユーザデバイスがどのようにバーストデータをエンコードすべきかを詳細に規定する。

この分割されたフレーム構造により、ユーザデバイス１６は当該セグメントを本質的に別個のセルとして認識する。ここでは、閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６のみが「内部の」セグメントへアクセスすることができる。ユーザデバイス１６が建物の内部から外部（より詳細には、内部エリア１８のカバレッジの外側）へと移動する際、あるいはその逆の場合において、ユーザデバイス１６は要求されるサービス品質を維持するために、一のセルから他のセルへのハンドオーバー（基地局の切り替え）を行うことが求められる。このハンドオーバーは、ユーザデバイス１６にとっては標準的なＷｉＭＡＸのハンドオーバーであるが、ＭＡＣスケジューラ３０が双方のフェムトセルセグメントを管理しているため、フェムトセルデバイス４にとっては非常に単純化されたものとなる。従ってその処理は、ネットワークを介して基地局間で信号のやり取りを行う必要なしに、単純な物理（ＰＨＹ）層のハンドオーバーへと縮小される。

従って、本発明の好適な実施形態によれば、フェムトセルデバイス４は、単一の全方向性アンテナ２６の周囲に複数の同心状のカバレッジエリアを作成する。ダウンリンクフレームは、２つの論理的なパートへ分割することができ、高出力のパートがフェムトセル全域（エリア２０）をカバーし、低出力のパートがより小さな半径のエリア（エリア１８）に抑制されるように、各々のパートは異なる平均出力レベルで通信が行われる。さらに、フェムトセルデバイス４を配置するにあたり、低出力の内部セグメントは原則的に、フェムトセルデバイス４が位置する建物の外部壁の内側に位置するように抑制され、高出力の外部セグメントは建物のすぐ近くをカバーするために建物の外側へと拡張する。さらに、内側のパートが外側のパートよりも高容量の帯域幅を持つように、２つのパートには異なる数のサブチャネルが割り当てられる。

図５は、本発明の代替例に係るダウンリンクフレームの構造を示す。ダウンリンクフレームは、オープンアクセス及びクローズドアクセスを提供するために分割され、「開放」セグメントに割り当てられた第１のサブセットには「Ｋ」のサブチャネルが、「閉鎖」セグメントに割り当てられた第２のサブセットには「Ｌ」のサブチャネルが含まれる。また、上述のように、第１のサブセットのサブチャネルは比較的低出力で通信が行われ、第２のサブセットのサブチャネルはより高出力で通信が行われる。

しかし、本実施形態では「セグメンテーション」が存在しない。すなわち、第２のサブセットの「Ｋ」のサブチャネルは、閉鎖加入者グループでないユーザデバイス１６だけではく、フェムトセルデバイス４の通信範囲内にある全てのユーザデバイス１６のためのブロードキャストバーストを含む。第１のサブセットの「Ｌ」のサブチャネルは、依然として閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６に対する通信のみを含む。

通常、ダウンリンクフレームは、ＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰブロードキャストバーストにより開始し、ＤＬ−ＭＡＰが完全なダウンリンクフレームの構造（すなわち、全てのサブチャネルに対して）を記述する。しかし、ＷｉＭＡＸデバイスにおける別の方法は、圧縮ＤＬ−ＭＡＰ及び複数のＳＵＢ−ＤＬ−ＭＡＰを提供し、ＳＵＢ−ＤＬ−ＭＡＰの位置が圧縮ＤＬ−ＭＡＰにより記述される。従って、低出力パート（「Ｌ」のサブチャネル）におけるバーストは、フレームの低出力パートに位置するＳＵＢ−ＤＬ−ＭＡＰ（＃１）により記述され、高出力パート（「Ｋ」のサブチャネル）におけるバーストは、フレームの高出力パートに位置するＳＵＢ−ＤＬ−ＭＡＰ（＃２）により記述される。

このダウンリンクフレーム構造では、全てのユーザデバイス１６は同じフェムトセルに登録され、オープンアクセスユーザは自らが少数のサブチャネルに制限されていることに気付かない。ユーザデバイス１６がフェムトセルデバイス４に登録する場合、高出力パートの方が半径が大きいため、ユーザデバイス１６は通常は開放加入者グループ内に置かれる。ユーザデバイス１６がフェムトセルの中心に向かって移動し、それが閉鎖加入者グループに加入することが許可されている場合、ＭＡＣスケジューラ３０は、ダウンリンクフレーム内においてユーザデバイスのデータバーストが置かれる位置を変更する。具体的には、データバーストは高出力パートから低出力パートへと移動する。これにより、異なるセルの間でハンドオーバーを行う必要がなくなる。さらに、単一の「セル」により、ＭＡＣスケジューラ３０は、閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６のためのバーストを、ダウンリンクフレーム内の（「Ｋ」のサブチャネルを含む）任意の場所に置くことができる。従って、閉鎖加入者グループのための最大スループットは、閉鎖加入者グループでないデバイスをサポートすることによって減少することはない。

本発明のさらなる代替の実施形態では、ＭＡＣスケジューラ３０は同様に単一の全方向性アンテナ２６の周囲に同心状のカバレッジエリアを作成するが、ダウンリンクフレームを２つの「ゾーン」に分割する。第１のゾーンは、利用可能なサブチャネルの第２のサブセットに対応するダウンリンクフレームの部分である。第２のゾーンは、サブチャネルの全てを使用し、２つのパートに分割され、高出力パートがセルの全てをカバーし、低出力パートがより小さいエリア１８に制限されるように、各々のパートは異なる平均出力レベルで通信が行われる。さらに、フェムトセルを配置するにあたり、低出力である内側のパートは、原則的に（電波の伝搬を考慮して）フェムトセルデバイス４が位置する建物の外部壁の内側に抑制され、高出力である外側のパートは、建物のすぐ近くをカバーするために建物の外側へと拡張する。さらに、内側のパートが外側のパートよりも高容量の帯域幅を持つように、２つパートには異なる数のサブチャネルが割り当てられる。

図６は、本発明の実施形態に係るダウンリンクフレームの構造を示す。ダウンリンクフレームの第１のゾーン（ゾーン０）は、「Ｋ」のサブチャネルに制限されており、ＦＣＨ、ＤＬ−ＭＡＰ、及びＵＬ−ＭＡＰを含む、全てのユーザデバイス１６のためのブロードキャストバーストを含んでいる。ＤＬ−ＭＡＰは、ダウンリンクフレームが、サブチャネルを全て使用する第２のゾーン（ゾーン１）を含むことを示す。第２のゾーン（ゾーン１）の高出力パートは、第１のゾーン（ゾーン０）と同じサブセットのサブチャネル（すなわち、「Ｋ」のサブチャネル）を使用し、閉鎖加入者グループに属さないユーザデバイス１６に送信される予定のバーストを含む。第２のゾーン（ゾーン１）の低出力パートは、残りのサブチャネル（すなわち、「Ｌ」のサブチャネル）を使用し、閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６に送信される予定のバーストを含む。

この方法によれば、全てのユーザデバイス１６は同じセルに登録され、開放方式でフェムトセルにアクセスするデバイスは、自らが少数のサブチャネルに制限されていることに気付かない。ユーザデバイス１６がフェムトセルデバイス４に登録する場合、高出力パートの方が半径が大きいため、ユーザデバイス１６は通常は開放加入者グループ内に置かれる。ユーザデバイス１６がフェムトセルの中心に向かって移動し、それが閉鎖加入者グループに加入することが許可されている場合、ＭＡＣスケジューラ３０は、ダウンリンクフレーム内においてユーザデバイスのデータバーストが置かれる位置を変更する。これにより、異なるセルの間でハンドオーバーを行う必要がなくなる。さらに、単一の「セル」により、ＭＡＣスケジューラ３０は、閉鎖加入者グループのユーザデバイス１６のためのバーストを、ダウンリンクフレーム内の（「Ｋ」のサブチャネルを含む）任意の場所に置くことができる。従って、閉鎖加入者グループのための最大スループットは、閉鎖加入者グループでないデバイスをサポートすることによって減少することはない。

図７は、本発明に係るフェムトセルデバイス４により実行される方法を示す。ステップ１０１において、フェムトセルデバイス４はサブチャネルを第１及び第２のサブセットに分割する。その後、フェムトセルデバイス４は、フェムトセルデバイス４の閉鎖加入者グループにあり、且つフェムトセルデバイス４周辺の第１エリア１８の中にあるユーザデバイス１６と通信を行うために、第１のサブセットのサブチャネルを使用する（ステップ１０３）。さもなければ、フェムトセルデバイス４は、ユーザデバイスと通信を行うために第２のサブセットのサブチャネルを使用する（ステップ１０５）。

本発明はフェムトセルデバイスの形で説明されたが、本発明はコンピュータプログラムまたは適切にプログラムされたハードウェアの形で具体化することができる。

本発明は、図面及び先の記述において詳細に例証及び記述されているが、そのような例証及び記述は、実例または典型例であり、限定的なものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。

開示された実施形態のバリエーションは、図面、開示、及び付随のクレームを研究し、クレームに記載の発明を実行することにより、当業者に理解及び達成されることができる。クレーム内において、「含む」の語は、他の要素またはステップを除外するものではなく、不定冠詞の「ａ」または「ａｎ」の語は、複数であることを除外するものではない。ある複数の手段が互いに異なる従属クレームで詳述されるという単なる事実は、その利点を得るためにこれらの手段の組合せを使用することができないことを意味するものではない。クレーム内のいかなる引用符号も、範囲の制限として解釈されるべきではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共にあるいはその一部として供給された、光学記憶メディアまたは固体物理メディアのような適切なメディアにより記憶／配布されてもよいが、インターネットや他の有線または無線通信システムのような他の方法形態で配布されてもよい。

Claims (19)

1. 通信ネットワーク内の1つまたは複数のユーザデバイスと通信するためのフェムトセルデバイスであって、前記通信ネットワークは通信に利用可能な複数のサブチャネルを有し、
   前記フェムトセルデバイスは、前記フェムトセルデバイスの閉鎖加入者グループにあり且つ第１のエリア内にあるユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第１のサブセットを使用し、前記閉鎖加入者グループになく且つ前記第１のエリアより大きい第２のエリア内にあるユーザデバイス並びに前記閉鎖加入者グループにあり且つ前記第１のエリア外であって前記第２のエリア内にあるユーザデバイスである他のユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第２のサブセットを使用することを特徴とするフェムトセルデバイス。
2. 前記第１のサブセットは、前記第２のサブセットより多くのサブチャネルを含むことを特徴とする請求項１に記載のフェムトセルデバイス。
3. 前記フェムトセルデバイスは、第２のエリア内にある他のユーザデバイスと通信を行うために、サブチャネルの前記第２のサブセットを使用することを特徴とする請求項１または２に記載のフェムトセルデバイス。
4. 前記フェムトセルデバイスは、前記第１のサブセット内の前記サブチャネル上の信号を第１の平均出力レベルで送信し、前記第２のサブセット内の前記サブチャネル上の信号を第２の平均出力レベルで送信することを特徴とする請求項３に記載のフェムトセルデバイス。
5. 前記第２の平均出力レベルは、前記第１の平均出力レベルより高いことを特徴とする請求項４に記載のフェムトセルデバイス。
6. 前記フェムトセルデバイス周辺の前記第１のエリアは、前記第２のエリアより小さく、且つ前記第２のエリアと同心であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のフェムトセルデバイス。
7. 前記フェムトセルデバイスは、前記閉鎖加入者グループにあり且つ前記第１エリア内にないユーザデバイスと通信を行うために、チャネルの前記第２のサブセットを使用することを特徴とする請求項６に記載のフェムトセルデバイス。
8. 前記フェムトセルデバイスは、複数のダウンリンクフレームによりユーザデバイスにデータを送信することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフェムトセルデバイス。
9. 前記フェムトセルデバイスは、前記第１及び第２のサブセットに従って各ダウンリンクフレームを分割することを特徴とする請求項８に記載のフェムトセルデバイス。
10. 前記フェムトセルデバイスは、各パーティションのサブチャネルにおいて、それぞれのヘッダ情報パケットを送信することを特徴とする請求項９に記載のフェムトセルデバイス。
11. 前記ヘッダ情報パケットは、１つ以上のフレームコントロールヘッダ（ＦＣＨ：Ｆｒａｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｅａｄｅｒ）、ダウンリンクマップ（ＤＬ−ＭＡＰ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｍａｐ）、及びアップリンクマップ（ＵＬ−ＭＡＰ：Ｕｐｌｉｎｋ Ｍａｐ）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のフェムトセルデバイス。
12. 前記フェムトセルデバイスは、前記第２のサブセット内の１つまたは複数の前記サブチャネルに共通のヘッダ情報パケットを送信することを特徴とする請求項９に記載のフェムトセルデバイス。
13. 前記フェムトセルデバイスは、前記第１及び第２のサブセットの両方の前記サブチャネルを使用して、前記閉鎖加入者グループのユーザデバイスと通信を行うことを特徴とする請求項１２に記載のフェムトセルデバイス。
14. 前記共通のヘッダ情報パケットは、１つまたは複数のフレームコントロールヘッダ、圧縮ダウンリンクマップ、及びアップリンクマップを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載のフェムトセルデバイス。
15. 前記フェムトセルデバイスは、各パーティション内のサブチャネルにおいて、それぞれのパーティション特有のヘッダ情報パケットを送信することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のフェムトセルデバイス。
16. 前記パーティション特有のヘッダ情報パケットは、サブダウンリンクマップ（ＳＵＢ−ＤＬ−ＭＡＰ）を含むことを特徴とする請求項１５に記載のフェムトセルデバイス。
17. 前記第１及び第２のサブセットは、別個のサブチャネルを含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のフェムトセルデバイス。
18. 前記フェムトセルデバイスは、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）ネットワークまたは３ＧＰＰ−ＬＴＥ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）ネットワークに使用されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のフェムトセルデバイス。
19. 通信ネットワーク内の1つまたは複数のユーザデバイスと通信するための方法であって、前記通信ネットワークは通信に利用可能な複数のサブチャネルを有し、
    フェムトセルデバイスに関連する閉鎖加入者グループにあり且つ前記フェムトセルデバイス周辺の第１のエリア内にあるユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第１のサブセットを使用し、
    前記閉鎖加入者グループになく且つ前記第１のエリアより大きい第２のエリア内にあるユーザデバイス並びに前記閉鎖加入者グループにあり且つ前記第１のエリア外であって前記第２のエリア内にあるユーザデバイスである他のユーザデバイスと通信を行うために、前記複数のサブチャネルの第２のサブセットを使用することを特徴とする方法。

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