JP5723352B2

JP5723352B2 - 基地局システム、フェムトセル基地局、分配方法、及び分配プログラム

Info

Publication number: JP5723352B2
Application number: JP2012258554A
Authority: JP
Inventors: 陽夫小宮山
Original assignee: SoftBank Mobile Corp
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: JP2014107667A

Description

本発明は無線リソースを複数のフェムトセル基地局に割り当てるための技術に関連する。

３ＧＰＰで検討が進められているLTE-Advancedでは、局所的に集中する高密度トラフィックを効率的に収容するために、マクロセル基地局により提供される広範囲なマクロセルにオーバーレイして小範囲のスモールセルやフェムトセルが形成される。このような無線アクセスネットワークは、ヘテロジニアスネットワークと呼ばれる。ヘテロジニアスネットワークにおけるトラフィックオフロードを実現するために各セルは重なり合っていることが多く、また、周波数の有効利用の観点から各階層（マクロセル、スモールセル、フェムトセル）で同一周波数の利用が要求されることから、セル同士の干渉を効率的に制御し、ネットワーク全体としてスループットを稼ぐシステム構成の開発が望まれている。マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のセル間干渉制御は、例えば、両者間に定義されたＸ２インタフェースを介してマクロセル基地局からスモールセル基地局に無線リソース割り当て情報を送信することで実現される。

しかし、スモールセル基地局に比べてフェムトセル基地局の数は膨大であるため、その全てについてマクロセル基地局との間でＸ２インタフェースを定義するのは困難であり、マクロセル基地局の負荷を増大させる要因になる。

そこで、本発明はより簡易な方式で無線リソースを複数のフェムトセル基地局に割り当てることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係わる基地局システムは、無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局を備える。複数のフェムトセル基地局のうちの少なくとも一つのフェムトセル基地局は、マスタとして機能する。マスタとして機能するフェムトセル基地局は、マクロセル基地局から報知される無線リソース割り当て情報を受信する受信手段と、無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の間で無線リソース割り当て情報を排他的に分配する分配手段とを備える。複数のフェムトセル基地局の一斉制御に適している報知を利用して無線リソースの割り当てを行うことにより、複数のフェムトセル基地局のそれぞれについて、煩雑なコミュニケーションを必要とするインタフェースを個別に定義する必要がなく、マクロセル基地局の負荷を低減できる。

本発明によれば、より簡易な方式で無線リソースを複数のフェムトセル基地局に割り当てることができる。

本実施形態に係わる通信システムのネットワーク構成を示す説明図である。本実施形態に係わるマクロセル基地局の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態に係わるフェムトセル基地局の構成を示す機能ブロック図である。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係わる通信システム６０のネットワーク構成を示す。通信システム６０は、ヘテロジニアスネットワーク構成を有しており、マクロセル基地局１０とその配下の複数のフェムトセル基地局２０とを備える。通信システム６０は、複数のスモールセル基地局４０をその配下に更に備えても良く、マクロセル基地局１０のトラフィックを各フェムトセル基地局２０と各スモールセル基地局４０とに分散させることができる。

図２はマクロセル基地局１０の構成を示す機能ブロック図である。マクロセル基地局１０は、アンテナ１１と、無線通信部１２と、制御部１４とを備える。制御部１４は、ＣＰＵ及びメモリを含むＩＣチップから構成されており、無線リソース割り当て情報を生成する生成部１５として機能する。生成部１５は、例えば、制御部１４のＣＰＵが無線リソース割り当て情報を生成及び報知するためのリソース割り当てプログラムを実行することにより実現される機能である。無線通信部１２は、所定の通信方式（例えば、ＬＴＥ方式）で無線通信を行うための高周波回路及びベースバンド回路を含む回路基板から構成されており、無線リソース割り当て情報を複数のフェムトセル基地局２０に報知する報知部１３として機能する。無線リソース割り当て情報の報知処理は、リソース割り当てプログラムによって制御される。

移動機５０に通信サービスを提供するためのチャネル帯域として、各階層（マクロセル基地局１０、スモールセル基地局４０、フェムトセル基地局２０）で同一周波数が利用される場合、無線リソース割り当て情報は、例えば、マクロセル基地局１０の無送信区間に複数のフェムトセル基地局２０の無線リソースを割り当てるための情報とすることができる。このような無線リソース割り当て情報として、例えば、時間領域でのセル間干渉を制御するために用いられる、ＡＢＳ（Almost blanks Subframe）パターンと呼ばれるスケジューリング情報や、ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast multicast service Frequency Network）サブフレームと呼ばれるスケジューリング情報を用いることができる。ＡＢＳは、セル間干渉制御技術（eICIC）として知られている。ＭＢＳＦＮは、複数の基地局からの放送データを移動機で合成することにより利得を得る技術として知られている。

無線リソース割り当て情報を報知する方式は、無線でも有線でもよいが、特に、無線報知チャネルを介して報知する方式が好適である。無線報知によれば、多数のフェムトセル基地局２０のそれぞれについて、煩雑なコミュニケーションを必要とするインタフェースを個別に定義する必要がなく、複数のフェムトセル基地局２０に対して一斉にかつ一方的に無線割り当て情報を報知できる。例えば、ＬＴＥ方式では、物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）を使用して報知されるシステム情報ブロックに無線リソース割り当て情報を含めてもよい。また、無線リソース割り当て情報を報知するチャネルは、無線報知チャネルに限らず、共通制御チャネルや専用制御チャネルでもよい。

図３はフェムトセル基地局２０の構成を示す機能ブロック図である。フェムトセル基地局２０は、アンテナ２１と、無線通信部２２と、制御部２３とを備える。無線通信部２２は、所定の通信方式（例えば、ＬＴＥ方式）で無線通信を行うための高周波回路及びベースバンド回路を含む回路基板から構成されており、例えば、マクロセル基地局１０から報知される無線リソース割り当て情報を受信する機能や、移動機５０との間で通信を行う機能を有する。制御部１４は、ＣＰＵ及びメモリを含むＩＣチップから構成されており、無線リソース割り当て情報に基づいて移動機５０に対する無線リソースの割り当てをスケジューリングするためのスケジューリング部２４として機能する。スケジューリング部２４は、例えば、制御部２３のＣＰＵがスケジューリングプログラムを実行することにより実現される機能である。スケジューリング部２４は、低干渉のサブフレームで移動機５０が通信できるように、無線リソース割り当て情報に基づいて移動機５０に対する無線リソースの割り当てをスケジューリングする。ここでのスケジューリングでは、特に、マクロセル基地局１０から強い干渉を受けるセルエッジ付近の移動機５０に対して無線リソースを優先的に割り当てるのが好ましい。

マクロセル基地局１０からの電波の届き難い環境、例えば、屋内に設置されているフェムトセル基地局２０には、無線リソース割り当て情報が到達しない場合があると考えられるが、そのような場合には、マクロセル基地局１０との干渉はそもそも生じないため、フェムトセル基地局２０はマクロセル基地局１０に制限されずに移動機への無線リソース割り当てをスケジューリングすることができる。また、相互にセル干渉を生じない環境に配置されているフェムトセル基地局２０同士では、無線リソースの取り合い（競合）は生じないため、そのような場合には、それぞれのフェムトセル基地局２０が相互に制限されずに無線リソース割り当て情報に基づいて移動機への無線リソース割り当てをスケジューリングすることができる。

一方、複数のフェムトセル基地局２０の間で無線リソースの取り合いが生じる場合には、そのような複数のフェムトセル基地局２０を一つの単位にグループ化し、グループ内で無線リソースの分配をすることが望ましい。基地局システム３０は、そのようなグループの一例であり、無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局２０を備えている。グループ化された複数のフェムトセル基地局２０のうちの少なくとも一つは、例えば、マスタとして機能し、マクロセル基地局１０から報知される無線リソース割り当て情報をグループ内で排他的に分配する。図３は、特にマスタとして動作するフェムトセル基地局２０の機能構成を示しており、その制御部２３は、無線リソースを取り合う複数のフェムトセル基地局２０の間で無線リソース割り当て情報を排他的に分配する分配部２５として機能する。分配部２５は、例えば、制御部２３のＣＰＵが無線リソース割り当て情報をグループ内で排他的に分配するための分配プログラムを実行することにより実現される機能である。グループ化された複数のフェムトセル基地局２０のそれぞれが分配部２５の機能を有していてもよく、或いはマスタとして機能することが予め定められている特定の一つ又はそれ以上のフェムトセル基地局２０が分配部２５の機能を有していてもよい。また、無線リソース割り当て情報を分配する役割を担うマスタは、マクロセル基地局１０からの指示によって特定されてもよく、或いは公知の選定アルゴリズムを用いてグループ内で選定してもよい。フェールセーフを考慮し、マスタに何らかの障害が生じた場合には、公知の選定アルゴリズムを用いてグループ内の残りのフェムトセル基地局２０の中から代替マスタを選定してもよい。

なお、マクロセル基地局１０は、Ｘ２インタフェースを介してスモールセル基地局４０に無線リソース割り当て情報（例えば、ＡＢＳパターンやＭＢＳＦＮサブフレーム）を送信しているが、フェムトセル基地局２０に報知される無線リソース割り当て情報とスモールセル基地局４０に送信される無線リソース割り当て情報は必ずしも同一である必要はなく、それぞれの基地局２０，４０のスケジューリングに適したものであればよい。

本実施形態によれば、多数のフェムトセル基地局２０の一斉制御に適している報知を利用して無線リソースの割り当てを行うことにより、多数のフェムトセル基地局２０のそれぞれについて、煩雑なコミュニケーションを必要とするインタフェースを個別に定義する必要がなく、マクロセル基地局１０の負荷を低減できる。

１０…マクロセル基地局
１１…アンテナ
１２…無線通信部
１３…報知部
１４…制御部
１５…生成部
２０…フェムトセル基地局
２１…アンテナ
２２…無線通信部
２３…制御部
２４…スケジューリング部
２５…分配部
３０…基地局システム
４０…スモールセル
５０…移動機

Claims

無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局を備える基地局システムであって、
前記複数のフェムトセル基地局のうちの少なくとも一つのフェムトセル基地局は、マスタとして機能し、
前記マスタとして機能するフェムトセル基地局は、
マクロセル基地局から報知される無線リソース割り当て情報を受信する受信手段と、
前記無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の間で前記無線リソース割り当て情報を排他的に分配する分配手段とを備える、基地局システム。
請求項１に記載の基地局システムであって、
前記マスタとして機能するフェムトセル基地局は、前記マクロセル基地局からの指示によって前記複数のフェムトセル基地局の中から選定される、基地局システム。
請求項１に記載の基地局システムであって、
前記マスタとして機能するフェムトセル基地局は、公知の選定アルゴリズムを用いて前記複数のフェムトセル基地局の中から選定される、基地局システム。
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の基地局システムであって、
前記マスタとして機能するフェムトセル基地局に障害が生じた場合には、公知の選定アルゴリズムを用いて前記複数のフェムトセル基地局の中から代替マスタとして機能するフェムトセル基地局が選定される、基地局システム。
無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の中からマスタとして機能するフェムトセル基地局であって、
マクロセル基地局から報知される無線リソース割り当て情報を受信する受信手段と、
前記無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の間で前記無線リソース割り当て情報を排他的に分配する分配手段と、
を備える、フェムトセル基地局。
無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の中からマスタとして機能し、マクロセル基地局から報知される無線リソース割り当て情報を受信し、前記無線リソースの取り合いが生じる複数のフェムトセル基地局の間で前記無線リソース割り当て情報を排他的に分配する、分配方法。
請求項６に記載の分配方法をフェムトセル基地局に実行させるための分配プログラム。