JP5809660B2 - 無線通信システムおよび通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムおよび通信制御方法に関する。

３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）規格に従う様々な無線通信システムが活用されている。３ＧＰＰ規格のうちＬＴＥ／ＳＡＥ（Long Term Evolution / System Architecture Evolution）規格に従う無線通信システムにおいて、ユーザ装置は、セルサーチを実行してマクロ基地局との同期を確立し、無線通信を実行する。以上のセルサーチにおいて、ユーザ装置は、マクロ基地局から送信される同期信号と、ユーザ装置に記憶されるレプリカ信号との相関演算を実行することにより、同期信号の送信タイミングと物理セル識別子（Physical Cell Identity，ＰＣＩ）とを検出して、マクロ基地局を認識（識別）する。

特開2009-188612号広報

以上の無線通信システムが、マクロ基地局が無線通信に用いる周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ帯）とは異なる周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ帯）を用いて無線通信を実行する新たな基地局（以下、スモール基地局と称する）を備えることを想定する。マクロ基地局が用いる周波数帯域とスモール基地局が用いる周波数帯域との双方においてユーザ装置がセルサーチを実行する構成では、１つの周波数帯域のみに対してセルサーチを実行する構成と比較して、ユーザ装置が実行する相関演算等の処理負荷が大きく、ひいては、ユーザ装置の消費電力が大きい。

以上の事情を考慮して、本発明は、複数の基地局を備える無線通信システムにおいて、ユーザ装置が基地局を認識するための処理負荷を低減することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、第１周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第１セル識別子によって識別される第１基地局と、第２周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第２セル識別子によって識別される第２基地局と、を含む複数の基地局と、前記複数の基地局の各々と無線通信を実行可能なユーザ装置とを備える。前記第１基地局は、当該第１基地局を識別する前記第１セル識別子を示す第１同期信号を第１送信タイミングにて送信する第１送信部を備え、前記第２基地局は、当該第２基地局を識別する前記第２セル識別子を示す識別信号を送信する第２送信部を備え、前記ユーザ装置は、前記第１基地局から受信した前記第１同期信号に基づいて前記第１送信タイミングを検出し、前記第１基地局との同期を確立するタイミングサーチ処理を実行するセルサーチ部を備え、前記第１基地局は、当該第１基地局と前記第２基地局との同期状態に関する同期状態情報と、前記第２周波数帯域のうち前記第２基地局が前記識別信号の送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、前記ユーザ装置に通知する情報通知部を備え、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記周波数情報に示される前記識別信号周波数に対して、前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を、前記第１基地局からの前記同期状態情報に基づいて実行する。

本発明の好適な態様において、前記第１基地局および前記第２基地局は相互に同期して無線通信を実行可能であり、前記第２基地局の前記第２送信部は第２送信タイミングにて第２同期信号を送信し、前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記第１送信タイミングに基づいて、前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記第１基地局および前記第２基地局は相互に同期して無線通信を実行可能であり、前記第２基地局の前記第２送信部は第２送信タイミングにて第２同期信号を送信し、前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第１送信タイミングを含む所定期間にわたって前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行することにより前記第２送信タイミングを特定し、前記第２送信タイミングに基づいて前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記第２基地局の前記第２送信部は、前記識別信号を含み前記第２同期信号とは異なるセル固有信号をさらに送信し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記セル固有信号が含む前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記第１基地局の前記情報通信部は、前記セル固有信号の送信タイミングを示す構成情報と、前記第２基地局が無線通信する際のＣＰ長情報とを前記ユーザ装置ＵＥに送信し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記構成情報と前記ＣＰ長情報とをさらに用いて、前記セル固有信号が含む前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた前記第２送信タイミングにて、前記識別信号を含む第２同期信号を送信し、前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングに対する前記送信オフセット値を示し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１送信タイミングと前記同期状態情報が示す前記送信オフセット値とに基づいて、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた前記第２送信タイミングにて、前記識別信号を含む第２同期信号を送信し、前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングに対する前記送信オフセット値を示し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１送信タイミングを、前記同期状態情報が示す前記送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた送信タイミングを含む所定期間にわたって前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行することにより前記第２送信タイミングを特定し、前記第２送信タイミングに基づいて前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記第２基地局は、さらに、前記第１基地局から受信した無線信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、前記受信電力測定部が測定した前記受信電力が小さいほど、送信オフセット値を大きく設定するオフセット値設定部とを備え、前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ早めた前記第２送信タイミングにて、前記識別信号を含む第２同期信号を送信し、前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記第１送信タイミングに基づいて、前記識別信号に示される前記第２セル識別子の特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記同期状態情報は、さらに、複数の前記第２基地局に対応する複数の前記第２セル識別子を示す識別子リストを含み、前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記識別子リストに示される複数の前記第２セル識別子に対応する複数の前記第２基地局のみについて、前記特定処理を実行する。

本発明の好適な態様において、前記ユーザ装置は、当該ユーザ装置を識別する端末識別子を示す端末検出信号を送信する端末送信部を備え、前記第２基地局の前記第２送信部は、前記端末検出信号と共通の信号フォーマットを有する前記識別信号を送信する。

本発明の好適な態様において、前記第２基地局の前記第２送信部は、複数のサブフレームの各々における前記識別信号の配置を示し、当該第２基地局を識別する識別信号パターンに従って前記識別信号を送信する。

本発明の通信制御方法は、第１周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第１セル識別子によって識別される第１基地局と、第２周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第２セル識別子によって識別される第２基地局と、を含む複数の基地局と、前記複数の基地局の各々と無線通信を実行可能なユーザ装置とを備える無線通信システムの通信制御方法であって、前記第１基地局において、当該第１基地局を識別する前記第１セル識別子を示す第１同期信号を第１送信タイミングにて送信することと、前記第２基地局において、当該第２基地局を識別する前記第２セル識別子を示す識別信号を送信することと、前記ユーザ装置において、前記第１基地局から受信した前記第１同期信号に基づいて前記第１送信タイミングを検出し、前記第１基地局との同期を確立するタイミングサーチ処理を実行することと、前記第１基地局において、当該第１基地局と前記第２基地局との同期状態に関する同期状態情報と、前記第２周波数帯域のうち前記第２基地局が前記識別信号の送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、前記ユーザ装置に通知することと、前記ユーザ装置において、前記周波数情報に示される前記識別信号周波数に対して、前記識別信号に含まれる前記第２セル識別子の特定処理を、前記第１基地局からの前記同期状態情報を用いて実行することとを備える。

本発明によれば、ユーザ装置は、第１基地局から通知される周波数情報および同期状態情報に基づいて、第２基地局が送信する第２同期信号に示される第２セル識別子の特定処理を実行する。スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理が省略されるので、ユーザ装置ＵＥがスモール基地局ＰｈＮＢを認識するための処理負荷が低減される。

第１実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。 基地局が周囲に形成するセルの例を示す図である。 無線フレームのフォーマットを示す図である。 物理セル識別子に含まれるローカル識別子およびグループ識別子を示す図である。 同期信号を用いた同期確立およびセル認識（セルサーチ）の流れを概略的に示すフロー図である。 第１実施形態の物理セル識別子の特定処理の一例を示す動作フローである。 第１実施形態のマクロ基地局とスモール基地局とによる無線信号の送信の一例を示す図である。 第１実施形態のユーザ装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態のマクロ基地局の構成を示すブロック図である。 第１実施形態のスモール基地局の構成を示すブロック図である。 第２実施形態のマクロ基地局とスモール基地局とによる無線信号の送信の一例を示す図である。 第２実施形態のスモール基地局の物理セル識別子の特定処理の説明図である。 第３実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。 第３実施形態のスモール基地局の構成を示すブロック図である。 第７実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。 第７実施形態における参照信号の説明図である。 第８実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。 第８実施形態のユーザ装置の構成を示すブロック図である。 第８実施形態の複数のユーザ装置が送信する端末検出信号の説明図である。 第８実施形態のスモール基地局が送信する識別信号の説明図である。 第９実施形態の１つのリソースブロックにおけるＣＳＩ−ＲＳの配置の説明図である。 第９実施形態のホッピングパターンの具体例を示す図である。 ホッピングパターンの変形例を示す図である。 新バージョンユーザ装置と旧バージョンユーザ装置とが混在する変形例の説明図である。

１． 第１実施形態
１（１）． 無線通信システムの概略
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムＣＳを示すブロック図である。無線通信システムＣＳは、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとユーザ装置ＵＥとを要素として備える。無線通信システムＣＳは、上記以外の不図示の要素、例えば、交換局、サービングゲートウェイ、及びＰＤＮゲートウェイ等を備え得る。ネットワークＮＷは、無線通信システムＣＳが備える上記の要素のうち、ユーザ装置ＵＥ以外の要素を備える。

無線通信システムＣＳ内の各要素は、所定のアクセス技術（Access Technology）、例えば３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）規格に含まれるＬＴＥ／ＳＡＥ（Long Term Evolution / System Architecture Evolution）規格に従って通信を実行する。３ＧＰＰ規格に規定された用語に従うと、ユーザ装置ＵＥはUser Equipmentであり、マクロ基地局ｅＮＢはevolved Node Bであり、交換局はMobile Management Entityであり、サービングゲートウェイはServing Gatewayであり、ＰＤＮゲートウェイはPacket Data Network Gatewayである。また、スモール基地局ＰｈＮＢは、マクロ基地局ｅＮＢとは異なる周波数帯域にて無線通信を実行する新たな基地局である（詳細は後述される）。

ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢと無線通信することが可能である。各基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）は、固有の物理セル識別子ＰＣＩにより識別される。なお、後述されるように、各基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）が固有の識別信号により識別されてもよい。ユーザ装置ＵＥと各基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）との無線通信の方式は任意である。例えば、下りリンクではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が採用され得、上りリンクではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用され得る。マクロ基地局ｅＮＢが用いる無線通信の方式と、スモール基地局ＰｈＮＢが用いる無線通信の方式が異なる構成も採用可能である。

マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢは、クロック信号を伝送可能な光ファイバ等の有線インタフェースにより相互に接続される。マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢは、クロック信号に従って相互に同期することが可能である。クロック信号は、いずれかの基地局にて（好適には、マクロ基地局ｅＮＢにて）生成され他の基地局に送信されてもよいし、各基地局とは別個に配置される不図示のクロック生成部にて生成され各基地局に送信されてもよい。

また、マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢの各々は、コアネットワークに接続される。コアネットワークは、交換局、サービングゲートウェイ、ＰＤＮゲートウェイ等を有するパケット通信ネットワークである。なお、スモール基地局ＰｈＮＢは、コアネットワークと直接に接続されるのではなく、マクロ基地局ｅＮＢを経由してコアネットワークに接続されてもよい。

図２は、各基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）がその周囲に形成するセルＣの例を示す。マクロ基地局ｅＮＢはその周囲にマクロセルＣ１を形成し、スモール基地局ＰｈＮＢはその周囲にスモールセルＣ２を形成する。各セルＣの中に各基地局のアンテナが模式的に示されている。作図の便宜上、マクロセルＣ１が示される平面とスモールセルＣ２が示される平面とが別個に描かれているが、実際には、同一の平面（地表等）上にマクロセルＣ１とスモールセルＣ２とが重畳され得る。セルＣは、各基地局からの電波がユーザ装置ＵＥに有効に到達する範囲である。したがって、ユーザ装置ＵＥは、在圏するセルＣに対応する基地局と無線通信を実行可能である。

スモール基地局ＰｈＮＢは、マクロ基地局ｅＮＢと比較して小規模であり無線送信能力（平均送信電力、最大送信電力等）が小さい。また、スモール基地局ＰｈＮＢが無線通信に用いる周波数帯域（第２周波数帯域、例えば３．５ＧＨｚ帯）は、マクロ基地局ｅＮＢが無線通信に用いる周波数帯域（第１周波数帯域、例えば２ＧＨｚ帯）よりも周波数が高く、伝搬損失が大きい。したがって、スモールセルＣ２はマクロセルＣ１よりも面積が小さい。

１（２）． 無線フレームおよび物理セル識別子
図３は、マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢの各々が送信する無線フレームＦのフォーマットを示す図である。種々の無線信号（制御信号、ユーザ信号等）が無線フレームＦに搭載されて基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）から送信される。１つの無線フレームＦは１０個のサブフレームＳＦを含む。各サブフレームＳＦの時間長は１ミリ秒であるから、１つの無線フレームＦの時間長は１０ミリ秒である。各サブフレームＳＦは、送信順に繰り返して付される＃０から＃９までのいずれかのサブフレーム番号を有する。物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳは、無線フレームＦ内の１番目および６番目のサブフレームＳＦ（ＳＦ＃０およびＳＦ＃５）において送信される。したがって、同期信号ＳＳは５サブフレーム周期で（すなわち５ミリ秒ごとに）送信される。

同期信号ＳＳに示される物理セル識別子ＰＣＩは、基地局ごと（セルごと）に設定され、同期確立、セル認識、チャネル推定、データのスクランブル等の種々の処理に利用される（3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03), Chapter 6.11, Synchronization signals参照）。同期信号ＳＳは、セルのローカル識別子を示すＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）と、セルのグループ識別子を示すＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）とを含む。すなわち、同期信号ＳＳは識別信号としての機能を有する。

図４は、物理セル識別子ＰＣＩに含まれるローカル識別子およびグループ識別子を示す図である。１６８種類のグループ識別子と３種類のローカル識別子とが存在する。各グループ識別子について３種類のローカル識別子が存在するから、５０４種類（＝１６８×３）の物理セル識別子ＰＣＩが存在する。

１（３）． 同期確立およびセル認識（セルサーチ）
１（３）−１． 同期信号を用いた同期確立およびセル認識（セルサーチ）の概略
図５は、同期信号ＳＳ（ＰＳＳおよびＳＳＳ）を用いた同期確立およびセル認識（セルサーチ）の流れを概略的に示すフロー図である。セルサーチは第１段階および第２段階の処理を含む。第１段階では、ユーザ装置ＵＥが、基地局（例えば、マクロ基地局ｅＮＢ）から受信した無線信号と、ユーザ装置ＵＥに記憶されているＰＳＳのレプリカ信号との相関演算を実行して、無線信号に含まれるＰＳＳの送信タイミング（サブフレームタイミング）およびローカル識別子を検出する。なお、ＰＳＳの送信タイミング（サブフレームタイミング）を検出する処理を「タイミングサーチ処理」と称する場合がある。

第２段階では、ユーザ装置ＵＥが、第１段階にて検出された送信タイミングに基づいて、受信した無線信号に含まれるＳＳＳと、ユーザ装置ＵＥに記憶されているＳＳＳのレプリカ信号との相関演算を実行して、無線信号に含まれるＳＳＳの送信タイミング（フレームタイミング）およびグループ識別子を検出する。第１段階および第２段階にて実行される処理により、受信した無線信号内の同期信号ＳＳが示すローカル識別子およびグループ識別子が同定される。結果として、ユーザ装置ＵＥは、その同期信号ＳＳを送信する基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）の物理セル識別子ＰＣＩを認識する。

第１段階では、受信した無線信号のどこに同期信号ＳＳが位置しているかをユーザ装置ＵＥが認識していないから、ユーザ装置ＵＥは、受信した無線信号の全体にわたって相関演算を実行する。一方、第２段階では、第１段階で検出された送信タイミングに基づき、受信した無線信号における同期信号ＳＳ（ひいてはＳＳＳ）の位置をユーザ装置が認識できるから、ユーザ装置ＵＥは、受信した無線信号のうちＳＳＳに相当する部分のみについて相関演算を実行する。そのため、第１段階の演算処理負荷は、第２段階の演算処理負荷と比較して顕著に高い。

１（３）−２． マクロ基地局の送信タイミングを用いたスモール基地局のセルサーチ
図６および図７を参照して、本実施形態におけるスモール基地局ＰｈＮＢの物理セル識別子ＰＣＩの特定処理を説明する。図６は、物理セル識別子ＰＣＩの特定処理の一例を示す動作フローである。図７は、相互に同期するマクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとによる無線信号の送信の一例を示す図である。

前述の通り、第１実施形態のマクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとは相互に同期している。すなわち、図７に示すように、マクロ基地局ｅＮＢが同期信号ＳＳを送信する送信タイミングと、スモール基地局ＰｈＮＢが同期信号ＳＳを送信する送信タイミングとの間には、差異が無い（または、以上の送信タイミング間の差異が、無線信号単位（リソースエレメント等）の時間長と比較して顕著に小さい）。

マクロ基地局ｅＮＢは、そのマクロ基地局ｅＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳを、図３および図７に示すような送信タイミングにて周期的に送信している（S10）。ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢから受信した同期信号ＳＳに基づいて、セル検出（マクロ基地局ｅＮＢを示す物理セル識別子ＰＣＩを特定する処理）とマクロ基地局ｅＮＢとの同期確立とを実行する（S20）。より具体的には、前述のように、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳに含まれるＰＳＳに基づいて、ユーザ装置ＵＥがＰＳＳの送信タイミングおよびローカル識別子を検出する（第１段階）。そして、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳに含まれるＳＳＳに基づいて、ユーザ装置ＵＥがＳＳＳの送信タイミングおよびグループ識別子を検出し、同期信号ＳＳの送信タイミングおよび物理セル識別子ＰＣＩを特定する。そして、ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢとの無線接続を確立する（S30）。

マクロ基地局ｅＮＢは、その周辺に位置するスモール基地局ＰｈＮＢとの同期状態に関する同期状態情報と、スモール基地局ＰｈＮＢが同期信号ＳＳの送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、ユーザ装置ＵＥに通知する（S40）。第１実施形態では、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期しているため、以上の同期状態情報は、「マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期している」ことを示す。ユーザ装置ＵＥは、受信した同期状態情報および周波数情報を記憶する。

スモール基地局ＰｈＮＢは、そのスモール基地局ＰｈＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳを、図７に示すような送信タイミングにて周期的に送信している（S50）。ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢから受信した同期信号ＳＳに基づいて、セル検出（スモール基地局ＰｈＮＢを示す物理セル識別子ＰＣＩを特定する処理）を実行する（S60）。以上のセル検出は、ステップS40にて通知された同期状態情報および周波数情報を用いて実行される。より具体的には、ユーザ装置ＵＥは、同期状態情報が「マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期している」ことを示す場合、スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理を実行せずに、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングに基づいて、周波数情報に示されるスモール基地局ＰｈＮＢの識別信号周波数に対して、ローカル識別子およびグループ識別子の検出処理を実行する。そして、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢとの無線接続を確立する（S70）。

ステップS60のセル検出において、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢからの無線信号に含まれる同期信号ＳＳの位置（送信タイミング）をサーチする必要がない。換言すると、ユーザ装置ＵＥは、セルサーチの第１段階を省略することが可能である。これは、前述のようにマクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期しており、両者の同期信号ＳＳの送信タイミングが共通しているから、ユーザ装置ＵＥは、ステップS20にて取得したマクロ基地局ｅＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングをスモール基地局ＰｈＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングと見なしてセル検出（レプリカ信号との相関演算）を実行できるからである。

１（４）． 各要素の構成
１（４）−１． ユーザ装置の構成
図８は、第１実施形態に係るユーザ装置ＵＥの構成を示すブロック図である。ユーザ装置ＵＥは、無線通信部１１０と記憶部１２０と制御部１３０とを備える。音声・映像等を出力する出力装置及びユーザからの指示を受け付ける入力装置等の図示は便宜的に省略されている。無線通信部１１０は、マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢと無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと、無線信号（電波）を受信して電気信号に変換する受信回路と、制御信号、ユーザ信号等の電気信号を無線信号（電波）に変換して送信する送信回路とを含む。記憶部１２０は、通信制御に関する情報、特に、同期を確立した基地局（ｅＮＢ，ＰｈＮＢ）の同期信号ＳＳの送信タイミング、ならびに、前述の同期状態情報および周波数情報を記憶する。制御部１３０は、ユーザ信号および制御信号の送受信を実行する他、セルサーチ部１３２を備える。セルサーチ部１３２は、前述した複数のセルサーチ、すなわち、通常の２段階セルサーチ（図５）およびマクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングを用いたスモール基地局ＰｈＮＢのセルサーチ（図６等）を実行する。制御部１３０及び制御部１３０内の各要素は、ユーザ装置ＵＥ内の不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、記憶部１２０に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。

１（４）−２． マクロ基地局の構成
図９は、第１実施形態に係るマクロ基地局ｅＮＢの構成を示すブロック図である。マクロ基地局ｅＮＢは、無線通信部２１０とネットワーク通信部２２０と記憶部２３０と制御部２４０とを備える。無線通信部２１０は、ユーザ装置ＵＥと無線通信を実行するための要素であり、ユーザ装置ＵＥの無線通信部１１０と同様の構成を有する。ネットワーク通信部２２０は、ネットワークＮＷ内の他のノード（スモール基地局ＰｈＮＢ、交換局等）と通信を実行するための要素であり、他のノードと信号を送受信する。記憶部２３０は、通信制御に関する情報を記憶する。制御部２４０は、ユーザ信号および制御信号の送受信を実行する他、送信部２４２と情報通知部２４４とを備える。送信部２４２は、マクロ基地局ｅＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳを、無線通信部２１０を介して送信する。情報通知部２４４は、前述の同期状態情報および周波数情報を、無線通信部２１０を介してユーザ装置に通知する。制御部２４０及び制御部２４０内の各要素は、マクロ基地局ｅＮＢ内の不図示のＣＰＵが、記憶部２３０に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。

１（４）−３． スモール基地局の構成
図１０は、第１実施形態に係るスモール基地局ＰｈＮＢの構成を示すブロック図である。スモール基地局ＰｈＮＢは、無線通信部３１０とネットワーク通信部３２０と記憶部３３０と制御部３４０とを備える。無線通信部３１０は、ユーザ装置ＵＥと無線通信を実行するための要素であり、マクロ基地局ｅＮＢの無線通信部２１０と同様の構成を有する。ネットワーク通信部３２０は、ネットワークＮＷ内の他のノード（マクロ基地局ｅＮＢ等）と通信を実行するための要素であり、他のノードと信号を送受信する。記憶部３３０は、通信制御に関する情報を記憶する。制御部３４０は、ユーザ信号および制御信号の送受信を実行する他、送信部３４２を備える。送信部３４２は、スモール基地局ＰｈＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳを、無線通信部３１０を介して送信する。制御部３４０及び制御部３４０内の各要素は、スモール基地局ＰｈＮＢ内の不図示のＣＰＵが、記憶部３３０に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。

１（５）． 本実施形態の効果
以上の本実施形態の構成によれば、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理を実行しなくても、マクロ基地局ｅＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングに基づいて、スモール基地局ＰｈＮＢが送信する同期信号ＳＳに示される物理セル識別子ＰＣＩの特定処理を実行することが可能である。結果として、スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理が省略されるので、ユーザ装置ＵＥがスモール基地局ＰｈＮＢを認識するための処理負荷が低減される。

２． 第２実施形態
本発明の第２実施形態を以下に説明する。以下に例示する各実施形態において、作用、機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の説明を適宜に省略する。

第１実施形態では、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが相互に同期して同時に同期信号ＳＳを送信する。第２実施形態では、図１１に示すように、マクロ基地局ｅＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングを、送信オフセット値ＯＶに相当する時間だけ送らせた送信タイミングにて、スモール基地局ＰｈＮＢ（送信部３４２）が同期信号ＳＳを送信する。

以下、図１２を参照して、本実施形態におけるスモール基地局ＰｈＮＢの物理セル識別子ＰＣＩの特定処理を説明する。ユーザ装置ＵＥが実行するマクロ基地局ｅＮＢに関してのセル検出および同期確立（ステップS12からステップS32）は、第１実施形態のステップS10からステップS30と同様であるから説明を割愛する。

マクロ基地局ｅＮＢは、その周辺に位置するスモール基地局ＰｈＮＢとの同期状態に関する同期状態情報と、スモール基地局ＰｈＮＢが同期信号ＳＳの送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、ユーザ装置ＵＥに通知する（S42）。第２実施形態では、マクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングとスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングとの間に、送信オフセット値ＯＶに相当する時間差が存在するので、以上の同期状態情報は、マクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングに対する送信オフセット値ＯＶを示す。ユーザ装置ＵＥは、受信した同期状態情報および周波数情報を記憶する。

スモール基地局ＰｈＮＢは、そのスモール基地局ＰｈＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳを、図１１に示すような送信タイミングにて周期的に送信している（S52）。ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢから受信した同期信号ＳＳに基づいて、セル検出（スモール基地局ＰｈＮＢを示す物理セル識別子ＰＣＩを特定する処理）を実行する（S62）。以上のセル検出は、ステップS42にて通知された同期状態情報（送信オフセット値ＯＶ）および周波数情報を用いて実行される。より具体的には、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理を実行せずに、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングと送信オフセット値ＯＶとに基づいて、周波数情報に示されるスモール基地局ＰｈＮＢの識別信号周波数に対して、ローカル識別子およびグループ識別子の検出処理を実行する。そして、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢとの無線接続を確立する（S72）。

ステップS62のセル検出において、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢからの無線信号に含まれる同期信号ＳＳの位置（送信タイミング）をサーチする必要がない。換言すると、ユーザ装置ＵＥは、セルサーチの第１段階を省略することが可能である。これは、前述のように、マクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングとスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングとの間に送信オフセット値ＯＶに相当する時間差が存在するから、ユーザ装置ＵＥは、ステップS22にて取得したマクロ基地局ｅＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングに送信オフセット値ＯＶを加算することで、スモール基地局ＰｈＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングを取得できるからである。
以上の構成によれば、第１実施形態と同様の技術的効果が奏される。

３． 第３実施形態
本発明の第３実施形態を以下に説明する。第１実施形態では、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが、クロック信号を伝送可能なインタフェース（光ファイバ等）によって相互に接続され相互に同期する。第３実施形態では、スモール基地局ＰｈＮＢが、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳを受信して、マクロ基地局ｅＮＢと同期する。

図１３は、第３実施形態に係る無線通信システムＣＳを示すブロック図である。スモール基地局ＰｈＮＢは、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳを受信して送信タイミングを検出し、マクロ基地局ｅＮＢと同期する。ただし、第３実施形態においては、第１実施形態と異なり、マクロ基地局ｅＮＢから送信された無線信号がスモール基地局ＰｈＮＢに到達して処理されるのに要する時間だけ、同期タイミングに遅延が生じる。したがって、第３実施形態のスモール基地局ＰｈＮＢは、マクロ基地局ｅＮＢからの距離に応じて、同期信号ＳＳの送信タイミングを早める。

図１４は、第３実施形態に係るスモール基地局ＰｈＮＢの構成を示すブロック図である。スモール基地局ＰｈＮＢの制御部３４０は、更に、同期検出部３４４と受信電力測定部３４６とオフセット値設定部３４８とを備える。同期検出部３４４は、前述の実施形態のユーザ装置ＵＥのセルサーチ部１３２と同様に、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングを検出し、送信部３４２に供給する。受信電力測定部３４６は、無線通信部３１０を介して受信されたマクロ基地局ｅＮＢからの無線信号（参照信号）の受信電力を測定する。オフセット値設定部３４８は、受信電力測定部３４６が測定した受信電力が小さいほど、送信オフセット値ＯＶを大きく設定して、送信部３４２に供給する。送信部３４２は、同期検出部３４４から供給されたマクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングを、オフセット値設定部３４８から供給された送信オフセット値ＯＶに対応する時間だけ早めた送信タイミングにて、スモール基地局ＰｈＮＢの同期信号ＳＳを送信する。

以上から理解されるように、第３実施形態のスモール基地局ＰｈＮＢは、マクロ基地局ｅＮＢからの無線信号の受信電力が小さいほど、送信タイミングをより早くして（より前倒しして）無線信号（同期信号ＳＳ）の送信を実行する。無線信号は空間を伝搬するに従い減衰するので、スモール基地局ＰｈＮＢにおけるマクロ基地局ｅＮＢからの無線信号の受信電力が小さいことは、マクロ基地局ｅＮＢからスモール基地局ＰｈＮＢまでの距離が大きいことを意味する。したがって、以上のスモール基地局ＰｈＮＢによれば、マクロ基地局ｅＮＢからの距離に応じた送信タイミングの修正（前倒し）が実現される。結果として、マクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングとスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングとの差異が低減される。

４． 第４実施形態
本発明の第４実施形態を以下に説明する。第１実施形態では、マクロ基地局ｅＮＢが同期信号ＳＳを送信する送信タイミングと、スモール基地局ＰｈＮＢが同期信号ＳＳを送信する送信タイミングとが相互に同期している（図７）。１６８種類のＳＳＳは互いに直交していないので、複数のＳＳＳが同じ送信タイミングで送信されると互いに干渉する。したがって、第１実施形態にて説明されたマクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングを用いたスモール基地局ＰｈＮＢのセルサーチ（図６）を実行する場合、無線環境等によってはグループ識別子（ひいては物理セル識別子ＰＣＩ）を十分な精度で特定できない可能性がある。

そこで、第４実施形態のスモール基地局ＰｈＮＢ（送信部３４２）は、そのスモール基地局ＰｈＮＢに対応する物理セル識別子ＰＣＩを示す信号（識別信号）を含むセル固有信号を送信する。セル固有信号は同期信号ＳＳとは異なる信号であり、例えば、同期信号ＳＳ以外の参照信号である。参照信号の例としては、ＣＲＳ（Cell Specific Reference Signal）、ＣＳＩ−ＲＳ（CSI Reference Signal）、ＰＲＳ（Positioning Reference Signal）、ＭＢＳＦＮ−ＲＳ（MBSFN Reference Signal）等がある。以上の参照信号の詳細は、例えば、3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03), Chapter 6.10, Reference signalsに記載されている。例えば、ＣＲＳは６パターンの周波数シフトを有するため、衝突による干渉がＳＳＳと比較して少ない。また、ＣＲＳはシステム帯域幅全体にシンボルが拡散されているため、相関演算の際、より多くの相関エネルギーを取得することが可能である。なお、スモール基地局ＰｈＮＢに対応する物理セル識別子ＰＣＩを示す任意の信号がセル固有信号として採用され得る。

ユーザ装置ＵＥ（セルサーチ部１３２）は、セル検出（図６のステップS60）において、セル固有信号が含む識別信号に示されるスモール基地局ＰｈＮＢの物理セル識別子ＰＣＩを特定する。セル固有信号の位置（送信タイミング）は、スモール基地局ＰｈＮＢの同期信号ＳＳに対する相対的な位置（送信タイミング）として定まる。また、前述の通り、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期しており、両者の同期信号ＳＳの送信タイミングは共通している。したがって、ユーザ装置ＵＥ（セルサーチ部１３２）は、ステップS20にて取得したマクロ基地局ｅＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングをスモール基地局ＰｈＮＢの同期信号ＳＳの送信タイミングと見なして、上記のセル固有信号に対してセル検出を実行できる。なお、ユーザ装置ＵＥ（セルサーチ部１３２）は、同期信号ＳＳとセル固有信号の組合せ、または複数のセル固有信号の組合せに対してセル検出を実行してもよい。

本実施形態の構成によれば、同期信号ＳＳとは異なるセル固有信号を用いてスモール基地局ＰｈＮＢのセル検出を実行できるので、相互に干渉するＳＳＳのみを用いてグループ識別子（物理セル識別子ＰＣＩ）を特定する構成と比較して、より精度高くグループ識別子（物理セル識別子ＰＣＩ）を特定することが可能となる。

５． 第５実施形態
本発明の第５実施形態を以下に説明する。第５実施形態は、参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）を用いたスモール基地局ＰｈＮＢのセルサーチの詳細に関する。第５実施形態のマクロ基地局ｅＮＢ（情報通知部２４４）は、前述の同期状態情報および周波数情報に加えて、スモール基地局ＰｈＮＢが送信するＣＳＩ−ＲＳの構成に関する情報（参照信号構成情報、CSI-RS Configuration）と、スモール基地局ＰｈＮＢによる無線通信におけるＣＰ長（サイクリックプレフィックス長）とを、ユーザ装置ＵＥに送信する。

ＣＳＩ−ＲＳは、物理セル識別子ＰＣＩを含む種々のパラメータを用いて生成される参照信号系列である。ＣＳＩ−ＲＳが送信される無線リソース（時間および周波数）は固定されておらず、物理セル識別子ＰＣＩとは独立して定められる（3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03), Chapter 6.11.1, Cell-specific reference signals参照）。上述の参照信号構成情報は、ＣＳＩ−ＲＳが送信される無線リソースを示す。

ＣＰ長は、サイクリックプレフィックスの時間長である。サイクリックプレフィックスは、ＯＦＤＭによる無線通信時に、遅延波の影響を避けるために有効シンボルの前に挿入されるガード区間である。ＣＰ長は、「通常（normal）」または「拡張（extended）」のいずれかである。前述したＳＳＳの無線フレームＦ上の位置（ＰＳＳに対する位置）は、ＣＰ長に応じて定まる（図３および図７では不図示）。

図６を再度参照して、本実施形態のスモール基地局ＰｈＮＢのセルサーチを説明する。ユーザ装置ＵＥとマクロ基地局ｅＮＢとの無線接続の確立（ステップS10〜S30）については、前述の実施形態と同様であるから、説明を省略する。マクロ基地局ｅＮＢ（情報通知部２４４）は、上述のように、同期状態情報、周波数情報、参照信号構成情報、およびＣＰ長情報をユーザ装置ＵＥに通知する（S40）。本実施形態の周波数情報は、同期信号ＳＳの送信に用いられる周波数と、ＣＳＩ−ＲＳの送信に用いられる周波数とを、識別信号周波数として示す。

スモール基地局ＰｈＮＢは、そのスモール基地局ＰｈＮＢを識別する物理セル識別子ＰＣＩを示す同期信号ＳＳと上述のＣＳＩ−ＲＳとを周期的に送信している（S50）。ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢから受信した同期信号ＳＳおよびＣＳＩ−ＲＳに基づいて、セル検出を実行する（S60）。以上のセル検出は、同期状態情報、周波数情報、参照信号構成情報、およびＣＰ長情報を用いて実行される。より具体的には、ユーザ装置ＵＥは、同期状態情報が「マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期している」ことを示す場合、スモール基地局ＰｈＮＢに対するタイミングサーチ処理を実行せずに、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングおよび参照信号構成情報に基づいて、周波数情報に示されるスモール基地局ＰｈＮＢの識別信号周波数に対して、ローカル識別子、グループ識別子、およびＣＳＩ−ＲＳの検出処理を実行する。そして、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢとの無線接続を確立する（S70）。なお、以上の動作は、スモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングがオフセットされる第２実施形態の構成においても、適用可能である。また、以上の構成は、セル識別に使用可能な任意の信号（他の参照信号、スモールセル発見用の信号（Discovery Signal）等）についても、適用可能である。

ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢから参照信号構成情報を通知されているので、ＣＳＩ−ＲＳが送信される無線リソースを認識している。したがって、ステップS60のセル検出において、ユーザ装置ＵＥは、ＣＳＩ−ＲＳの検出処理（スモール基地局ＰｈＮＢから送信されるＣＳＩ−ＲＳと、ユーザ装置ＵＥに記憶されているレプリカ信号との相関演算）を実行できる。また、ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢからＣＰ長情報を通知されているので、ＳＳＳの無線フレームＦ上の位置（ＰＳＳに対する位置）を認識している。したがって、ステップS60のセル検出において、ユーザ装置ＵＥは、ＳＳＳの位置（送信タイミング）が「通常」のＣＰ長に対応するのか「拡張」のＣＰ長に対応するのかを特定する必要がない。

以上の構成によれば、第１実施形態と同様の技術的効果が奏される。さらに、参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）を用いてスモール基地局ＰｈＮＢのセル検出を実行するので、相互に干渉するＳＳＳのみを用いてセル検出を実行する構成と比較して、より精度高くセルを特定することが可能となる。また、スモール基地局ＰｈＮＢが複数の送信点を有し、各送信点が参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）によって識別される場合であっても、以上の構成によればスモール基地局ＰｈＮＢだけでなく各送信点をも識別することが可能である。

６． 第６実施形態
本発明の第６実施形態を以下に説明する。マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとの同期は、常に厳密であるとは限らない。マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとの同期の精度が低い場合も想定され得る。そのような場合、第１実施形態のように前述の同期状態情報が「マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期している」ことを示していても、実際には、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングと、スモール基地局ＰｈＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングとがずれている可能性がある。

そこで、ユーザ装置ＵＥ（セルサーチ部１３２）は、スモール基地局ＰｈＮＢに関するセルサーチの第１段階（タイミングサーチ処理）の代わりに、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングに基づいた検出処理（トラッキング処理）を実行する。より具体的には、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢについてのセル検出（図６のステップS60）において、同期状態情報が「マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期している」ことを示す場合、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングを含む所定期間（例えば、以上の送信タイミングを中心とする５マイクロ秒）にわたって（すなわち、期間を限定して）タイミングサーチ処理を実行してスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングを特定した上で、前述のセル検出を実行する。

以上の事情は、スモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングがオフセットされている第２実施形態でも同様である。すなわち、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとの同期の精度が低い場合、同期状態情報が示す送信オフセット値ＯＶに対応する時間だけマクロ基地局ｅＮＢの送信タイミングを遅らせた送信タイミング（計算上のスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミング）と、スモール基地局ＰｈＮＢからの同期信号ＳＳの実際の送信タイミングとが、ずれている可能性がある。

そこで、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢについてのセル検出（図１２のステップS62）において、マクロ基地局ｅＮＢからの同期信号ＳＳの送信タイミングを、送信オフセット値ＯＶに対応する時間だけ遅らせた送信タイミング（すなわち、計算上のスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミング）を含む所定期間（例えば、以上の送信タイミングを中心とする５マイクロ秒）にわたって（すなわち、期間を限定して）タイミングサーチ処理を実行してスモール基地局ＰｈＮＢの送信タイミングを特定した上で、前述のセル検出を実行する。

以上の構成によれば、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとの同期の精度が低い場合であっても、前述の実施形態と同様の技術的効果が奏される。

７． 第７実施形態
本発明の第７実施形態を以下に説明する。第７実施形態では、図１５に示すように、マクロ基地局ｅＮＢの配下に複数のスモール基地局ＰｈＮＢが存在するケースを想定する。これら複数のスモール基地局ＰｈＮＢは、接続先のマクロ基地局ｅＮＢと同期している。

図１６に示すように、複数のスモール基地局ＰｈＮＢは、共通の参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）を同じ送信タイミングで送信する。以上の参照信号は、ユーザ装置ＵＥがスモール基地局ＰｈＮＢと同期を確立するために用いる同期用参照信号である。さらに、図１６に示すように、複数のスモール基地局ＰｈＮＢの各々は、送信タイミングまたは系列の異なる参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）を送信する。以上の参照信号は、ユーザ装置ＵＥがスモール基地局ＰｈＮＢを識別するために用いる識別用参照信号である。

なお、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期していることに鑑み、マクロ基地局ｅＮＢのみが以上の同期用参照信号を送信してもよい。その場合、スモール基地局ＰｈＮＢは、自身を示す識別用参照信号のみを送信すればよい。

以上の構成によれば、共通の同期用参照信号を用いることにより、複数のスモール基地局ＰｈＮＢとの同期を同時に検出することが可能となる。さらに、各スモール基地局ＰｈＮＢが異なる識別用参照信号を送信するので、ユーザ装置ＵＥは各スモール基地局ＰｈＮＢを識別することが可能となる。

８． 第８実施形態
本発明の第８実施形態を以下に説明する。第８実施形態では、図１７に示すように、無線通信システムＣＳにおいて、ユーザ装置ＵＥ同士が直接的に無線通信を実行する。図１８は、第８実施形態に係るユーザ装置ＵＥの構成を示すブロック図である。ユーザ装置ＵＥの制御部１３０は、そのユーザ装置を識別する端末識別子を示す端末検出信号を送信する端末送信部１３４をさらに備える。

図１９は、複数のユーザ装置ＵＥが送信する端末検出信号の説明図である。各ユーザ装置ＵＥ（端末送信部１３４）は、そのユーザ装置ＵＥに割り当てられたリソースブロックＲＢにおいて、端末検出信号を送信する。図１９において、リソースブロックＲＢのハッチングは、それぞれ異なるユーザ装置ＵＥに対応する。第８実施形態において、端末検出信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いて送信される上りリンク信号である。ユーザ装置ＵＥからの信号がシングルキャリアで送信されることにより、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の低減が実現される。

図２０は、スモール基地局ＰｈＮＢが送信する識別信号の説明図である。スモール基地局ＰｈＮＢ（送信部３４２）は、複数のリソースブロックＲＢにおいて、ユーザ装置ＵＥが送信する端末検出信号と共通の信号フォーマットを有する識別信号を送信する。「信号フォーマットが共通」とは、信号長、選択され得る信号の系列数、信号の送受信時に用いられる変復調方法などが共通することを意味する。

図２０において、リソースブロックＲＢのハッチングの種類は、送信元となるスモール基地局ＰｈＮＢにより異なる。図２０から理解されるように、複数のリソースブロックＲＢが、１つの時間軸上で又は１つの周波数軸上で送信され得る。以上の構成によれば、複数のリソースブロックＲＢによる時間領域又は周波数領域のダイバーシチ効果が実現される。

第８実施形態においてスモール基地局ＰｈＮＢが送信する識別信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いて送信されると好適である。また、以上の識別信号は、ユーザ装置ＵＥが受信可能な周波数帯域において送信されると好適である。したがって、スモール基地局ＰｈＮＢにおいて上りリンク周波数と下りリンク周波数とが相違する場合（すなわち、ＦＤＤが採用される場合）、識別信号は、下りリンク周波数においてＳＣ−ＦＤＭＡを用いて送信されてもよい。複数のリソースブロックＲＢが１つの周波数軸上で送信される前述の場合には、複数のシングルキャリアが識別信号の送信に使用されてもよい。一方、スモール基地局ＰｈＮＢにおいて上りリンク周波数と下りリンク周波数とが共通する場合（すなわち、ＴＤＤが採用される場合）、識別信号は、共通の周波数で送信されてもよい。
また、専用の無線リソースを用いて識別信号が送信されてもよい。専用の無線リソースにおいては、識別信号以外の信号の送信が停止されると好適である。

以上の構成によれば、ユーザ装置ＵＥを検出するための端末検出信号と、スモール基地局ＰｈＮＢを検出するための識別信号が共通の信号フォーマットを有する。したがって、ユーザ装置ＵＥは、スモール基地局ＰｈＮＢの検出と他のユーザ装置ＵＥの検出とを単一のメカニズムにて実行することが可能である。

９． 第９実施形態
本発明の第９実施形態を以下に説明する。第５実施形態では、参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）を用いてスモール基地局ＰｈＮＢのセル検出が実行される。第９実施形態では、複数のＣＳＩ−ＲＳにより構成されるホッピングパターン（識別信号パターン）に基づいてスモール基地局ＰｈＮＢのセル検出が実行される。

第９実施形態のスモール基地局ＰｈＮＢ（送信部３４２）は、そのスモール基地局ＰｈＮＢに固有のホッピングパターンに従ってＣＳＩ−ＲＳを送信する。ホッピングパターンは、複数のサブフレームＳＦの各々におけるＣＳＩ−ＲＳの配置を示す。ユーザ装置ＵＥは、複数のサブフレームＳＦに亘るＣＳＩ−ＲＳの配置（ホッピングパターン）に基づいてスモール基地局ＰｈＮＢを識別することが可能である。

図２１は、１つのリソースブロックＲＢにおけるＣＳＩ−ＲＳの配置の説明図である。リソースブロックＲＢ内に複数のリソースエレメントＲＥが含まれる。ＣＳＩ−ＲＳは、図２１中で０から１９までの番号が付されたリソースエレメントＲＥ（ＲＥ＃０〜ＲＥ＃１９）のいずれかで送信される（複数の番号が選択されてもよい）。なお、ＣＳＩ−ＲＳが送信されないリソースブロックＲＢが存在してもよい。

図２２は、ホッピングパターンの具体例を示す図である。スモール基地局ＰｈＮＢは、図示の通り、ＲＥ＃５−ＲＥ＃９−ＲＥ＃６−ＲＥ＃３−ＲＥ＃８という順番（ホッピングパターン）でＣＳＩ−ＲＳを送信する。ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢから各スモール基地局ＰｈＮＢが用いるホッピングパターンを通知されている。そのため、ユーザ装置ＵＥは、以上のホッピングパターンを検出することにより、スモール基地局ＰｈＮＢを識別することができる。

ホッピングパターンの繰り返し周期は、従来のＣＳＩ−ＲＳの繰り返し周期（例えば、80 ms）に等しく設定されてもよいし、他の周期、例えば、従来のＣＳＩ−ＲＳの繰り返し周期の整数倍と等しく設定されてもよい。

なお、第９実施形態において、第７実施形態と同様に、複数のスモール基地局ＰｈＮＢが共通の同期用ＣＳＩ−ＲＳを送信し、各スモール基地局ＰｈＮＢがそれぞれ異なる識別用ＣＳＩ−ＲＳを送信してもよい。

以上の構成によれば、ＣＳＩ−ＲＳが送信されるリソースエレメントＲＥのみに基づいてスモール基地局ＰｈＮＢを識別する構成と比較して、より多くの識別用パターンが提供されるので、より多くのスモール基地局ＰｈＮＢを設置することが可能である。

１０． 変形例
以上の実施の形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以上の実施の形態および以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。

１０（１）． 変形例１
以上の実施形態の無線通信システムＣＳ（ネットワークＮＷ）は、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとを備えるヘテロジーニアスネットワークであるが、単一種別の基地局（例えば、マクロ基地局ｅＮＢ）のみを備えるホモジーニアスネットワークが採用されてもよい。その場合、使用される周波数帯域は１つであってもよい。

１０（２）． 変形例２
以上の実施形態では、光ファイバ等のクロック信号を伝送可能なインタフェースまたは無線インタフェースを介してマクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期するが、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期を確立するための手段は任意である。例えば、ＧＰＳ衛星から送信される電波（ＧＰＳ信号）が示す時刻に基づいて、マクロ基地局ｅＮＢとスモール基地局ＰｈＮＢとが同期を確立してもよい。

１０（３）． 変形例３
マクロ基地局ｅＮＢ（情報通知部２４４）が、そのマクロ基地局ｅＮＢの周辺に存在する複数のスモール基地局ＰｈＮＢの物理セル識別子ＰＣＩを示す識別子リストを、同期状態情報に含めてユーザ装置ＵＥに通知してもよい（ステップS40、ステップS42）。ユーザ装置ＵＥ（セルサーチ部１３２）は、通知された識別子リストに示される物理セル識別子ＰＣＩに対応するスモール基地局ＰｈＮＢのみを対象としてセル検出（レプリカ信号との相関演算）を実行すればよい（ステップS60、ステップS62）。以上の場合、セル検出を実行すべきセル識別子ＰＣＩの数が限定されるので、ユーザ装置ＵＥの処理負荷がより低減される。

１０（４）． 変形例４
以上の実施形態では、スモール基地局ＰｈＮＢが物理セル識別子ＰＣＩによって識別されるが、スモール基地局ＰｈＮＢを識別するための識別子は任意である。物理セル識別子ＰＣＩとは異なるスモール基地局ＰｈＮＢ識別専用の識別子が採用されてもよい。

１０（５）． 変形例５
１つのマクロ基地局ｅＮＢの配下に複数のスモール基地局ＰｈＮＢが存在し得る。複数のスモール基地局ＰｈＮＢが存在する場合、それらのスモール基地局ＰｈＮＢは相互に同期して同期信号ＳＳを送信してもよいし、それぞれ異なる送信オフセット値ＯＶに基づいて同期信号ＳＳを送信してもよい。複数のスモール基地局ＰｈＮＢがそれぞれ異なる送信オフセット値ＯＶに基づいて同期信号ＳＳを送信する場合、マクロ基地局ｅＮＢ（情報通知部２４４）は、各オフセット値ＯＶを同期状態情報としてユーザ装置ＵＥに通知する。

１０（６）． 変形例６
参照信号構成情報（CSI-RS Configuration）は、単一のスモール基地局ＰｈＮＢまたは送信点に対して１つ設定されてもよいし、複数設定されてもよい。複数の参照信号構成情報が単一のスモール基地局ＰｈＮＢまたは送信点に対して設定される場合には、１つの参照信号構成情報が設定される場合と比較して、より精度高くセルを特定することが可能となる。

１０（７）． 変形例７
第６実施形態では、ユーザ装置ＵＥが同期信号ＳＳを用いてセルサーチ（タイミングサーチ処理）を実行する。しかし、ユーザ装置ＵＥは、周期的に送信される任意の信号を用いてセルサーチ（タイミングサーチ処理）を実行することが可能である。例えば、第４実施形態において説明された参照信号（ＣＲＳ，ＣＳＩ−ＲＳ，ＰＲＳ，ＭＢＳＦＮ−ＲＳ等）がセルサーチに用いられ得る。また、同期信号ＳＳと以上の参照信号の組合せ、または複数の参照信号の組合せを用いてセルサーチが実行されてもよい。

１０（８）． 変形例８
第９実施形態に関して、図２３に示すように、サブフレームＳＦ内のリソースエレメントＲＥだけでなく、ＣＳＩ−ＲＳを送信するリソースブロックＲＢをもホッピングさせるホッピングパターンが採用されてもよい。以上の構成によれば、より多くのホッピングパターンが提供されるので、より多くのスモール基地局ＰｈＮＢを設置することが可能である。

１０（９）． 変形例９
第９実施形態において、図２４に示すように、ＣＳＩ−ＲＳのホッピングパターン（図２４の「ＵＥＮ用」）にてスモール基地局ＰｈＮＢを識別する新バージョンユーザ装置ＵＥＮと、ＣＳＩ−ＲＳが送信されるリソースエレメントＲＥ（図２４の「ＵＥＯ用」）のみに基づいてスモール基地局ＰｈＮＢを識別する旧バージョンユーザ装置ＵＥＯとの双方が混在してもよい。

１０（１０）． 変形例１０
ユーザ装置ＵＥは、マクロ基地局ｅＮＢおよびスモール基地局ＰｈＮＢと無線通信が可能な任意の装置である。ユーザ装置ＵＥは、例えば、フィーチャーフォンまたはスマートフォン等の携帯電話端末でもよく、デスクトップ型パーソナルコンピュータでもよく、ノート型パーソナルコンピュータでもよく、ＵＭＰＣ（Ultra-Mobile Personal Computer）でもよく、携帯用ゲーム機でもよく、その他の無線端末でもよい。

１０（１１）． 変形例１１
無線通信システムＣＳ内の各要素（ユーザ装置ＵＥ、マクロ基地局ｅＮＢ、スモール基地局ＰｈＮＢ）においてＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。

ＵＥ……ユーザ装置、１１０……無線通信部、１２０……記憶部、１３０……制御部、１３２……セルサーチ部、ｅＮＢ……マクロ基地局、２１０……無線通信部、２２０……ネットワーク通信部、２３０……記憶部、２４０……制御部、２４２……送信部、２４４……情報通知部、ＰｈＮＢ……スモール基地局、３１０……無線通信部、３２０……ネットワーク通信部、３３０……記憶部、３４０……制御部、３４２……送信部、３４４……同期検出部、３４６……受信電力測定部、３４８……オフセット値設定部、Ｃ……セル、Ｃ１……マクロセル、Ｃ２……スモールセル、ＣＳ……無線通信システム、Ｆ……無線フレーム、ＮＷ……ネットワーク、ＯＶ……送信オフセット値、ＰＣＩ……物理セル識別子、ＳＦ……サブフレーム、ＳＳ……同期信号。

Claims (10)

1. 第１周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第１セル識別子によって識別される第１セルを収容する第１基地局と、第２周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第２セル識別子によって識別される第２セルを収容する第２基地局と、を含む複数の基地局と、
   前記複数の基地局の各々と無線通信を実行可能なユーザ装置とを備え、
   前記第１基地局は、
   当該第１基地局が収容する前記第１セルを識別する前記第１セル識別子に対応する第１同期信号を第１送信タイミングにて送信する第１送信部を備え、
   前記第２基地局は、
   当該第２基地局が収容する前記第２セルを識別する前記第２セル識別子に対応する識別信号を送信する第２送信部を備え、
   前記ユーザ装置は、
   前記第１基地局から受信した前記第１同期信号に基づいて前記第１送信タイミングを検出し、前記第１基地局との同期を確立するタイミングサーチ処理を実行するセルサーチ部を備え、
   前記第１基地局は、
   当該第１基地局と前記第２基地局との同期状態に関する同期状態情報と、前記第２周波数帯域のうち前記第２基地局が前記識別信号の送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、前記ユーザ装置に通知する情報通知部を備え、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、
   前記周波数情報に示される前記識別信号周波数に対して、前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を、前記第１基地局からの前記同期状態情報に基づいて実行する
   無線通信システム。
2. 前記第１基地局および前記第２基地局は相互に同期して無線通信を実行可能であり、
   前記第２基地局の前記第２送信部は第２送信タイミングにて第２同期信号を送信し、
   前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記第１送信タイミングに基づいて、前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を実行する
   請求項１の無線通信システム。
3. 前記第１基地局および前記第２基地局は相互に同期して無線通信を実行可能であり、
   前記第２基地局の前記第２送信部は第２送信タイミングにて第２同期信号を送信し、
   前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第１送信タイミングを含む所定期間にわたって前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行することにより前記第２送信タイミングを特定し、前記第２送信タイミングに基づいて前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を実行する
   請求項１の無線通信システム。
4. 前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた第２送信タイミングにて、前記識別信号を送信し、
   前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングに対する前記送信オフセット値を示し、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１送信タイミングと前記同期状態情報が示す前記送信オフセット値とに基づいて、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を実行する
   請求項１の無線通信システム。
5. 前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた第２送信タイミングにて、前記識別信号を送信し、
   前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングに対する前記送信オフセット値を示し、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１送信タイミングを、前記同期状態情報が示す前記送信オフセット値に対応する時間だけ遅らせた送信タイミングを含む所定期間にわたって前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行することにより前記第２送信タイミングを特定し、前記第２送信タイミングに基づいて前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を実行する
   請求項１の無線通信システム。
6. 前記第２基地局は、さらに、
   前記第１基地局から受信した無線信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
   前記受信電力測定部が測定した前記受信電力が小さいほど、送信オフセット値を大きく設定するオフセット値設定部とを備え、
   前記第２基地局の前記第２送信部は、前記第１基地局の前記第１送信タイミングを送信オフセット値に対応する時間だけ早めた第２送信タイミングにて、前記識別信号を送信し、
   前記第１基地局の前記情報通知部が通知する前記同期状態情報は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期しているか否かを示し、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記第１基地局と前記第２基地局とが同期していると前記同期状態情報が示す場合、前記第２基地局に対するタイミングサーチ処理を実行せずに、前記第１送信タイミングに基づいて、前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を実行する
   請求項１の無線通信システム。
7. 前記同期状態情報は、さらに、複数の前記第２基地局に対応する複数の前記第２セル識別子を示す識別子リストを含み、
   前記ユーザ装置の前記セルサーチ部は、前記識別子リストに示される複数の前記第２セル識別子に対応する複数の前記第２基地局のみについて、前記特定処理を実行する
   請求項２ないし請求項６のいずれかの無線通信システム。
8. 前記ユーザ装置は、
   当該ユーザ装置を識別する端末識別子を示す端末検出信号を送信する端末送信部を備え、
   前記第２基地局の前記第２送信部は、
   前記端末検出信号と共通の信号フォーマットを有する前記識別信号を送信する
   請求項１の無線通信システム。
9. 前記第２基地局の前記第２送信部は、
   複数のサブフレームの各々における前記識別信号の配置を示し、当該第２基地局を識別する識別信号パターンに従って前記識別信号を送信する
   請求項１の無線通信システム。
10. 第１周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第１セル識別子によって識別される第１セルを収容する第１基地局と、第２周波数帯域にて無線通信を実行可能であり、第２セル識別子によって識別される第２セルを収容する第２基地局と、を含む複数の基地局と、
    前記複数の基地局の各々と無線通信を実行可能なユーザ装置とを備える無線通信システムの通信制御方法であって、
    前記第１基地局において、当該第１基地局が収容する前記第１セルを識別する前記第１セル識別子に対応する第１同期信号を第１送信タイミングにて送信することと、
    前記第２基地局において、当該第２基地局が収容する前記第２セルを識別する前記第２セル識別子に対応する識別信号を送信することと、
    前記ユーザ装置において、前記第１基地局から受信した前記第１同期信号に基づいて前記第１送信タイミングを検出し、前記第１基地局との同期を確立するタイミングサーチ処理を実行することと、
    前記第１基地局において、当該第１基地局と前記第２基地局との同期状態に関する同期状態情報と、前記第２周波数帯域のうち前記第２基地局が前記識別信号の送信に用いる識別信号周波数に関する周波数情報とを、前記ユーザ装置に通知することと、
    前記ユーザ装置において、前記周波数情報に示される前記識別信号周波数に対して、前記識別信号に対応する前記第２セル識別子の特定処理を、前記第１基地局からの前記同期状態情報を用いて実行することとを備える
    通信制御方法。

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