JP5856668B1 - 基地局装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】周辺の他の基地局と互いに重複しない物理セル識別子を確実に割り当てることができるスモールセル基地局装置を提供する。【解決手段】移動通信システムにおける移動局と無線通信を行うスモールセル基地局に設けられる基地局装置であって、自局で使用する周波数帯域幅として、自局の周辺に設置されているマクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅を選択する周波数帯域幅選択手段を備え、前記マクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅において割り当て可能な物理セル識別子の範囲から、前記マクロセル基地局が利用している物理セル識別子に依らず自局の物理セル識別子が割り当てられる。【選択図】図3

Description

本発明は、移動通信の基地局装置に関するものである。
従来、移動通信において自セルに在圏する移動局(以下、適宜「ユーザ装置」(UE:User Equipment)ともいう。)がデータ通信等を継続した状態で隣接する基地局のセルに移動するときにハンドオーバー(HO)処理を行う基地局装置が知られている。このHO処理を行うときに自局(自セル)と隣接する基地局(セル)とを互いに識別するための識別情報が各基地局に割り当てられる。例えばLTE(Long Term Evolution)方式の移動通信システムでは、各基地局に0〜503の範囲で互いに重複しないように物理セル識別子(PCI:Physical Cell Identifier)が割り当てられる(例えば、非特許文献1参照)。
また、マクロセルよりもサイズが小さいスモールセルの基地局(以下、適宜「スモールセル基地局」という。)が知られている。マクロセルの基地局(以下、適宜「マクロセル基地局」という。)は計画的に設置される。一方、スモールセル基地局は計画的な設置が行われず、例えば電波が弱い所に設置される。
上記PCIの割り当て可能な非常に小さい範囲0〜503のなかでマクロセル基地局とスモールセル基地局でPCIを分け合うために、マクロセル基地局及びスモールセル基地局では、隣接する基地局(セル)と重複しないPCIを割り当てることができず、ハンドオーバー(HO)処理に失敗するおそれがある。特に、上記マクロセル内に複数のスモールセル基地局が設置される場合は、各スモールセル基地局にはマクロセル基地局のPCIと異なるとともに当該複数のスモールセル基地局間で互いに重複しないPCIを割り当てねばならないため、スモールセル基地局を設置することが難しい。また、スモールセル基地局は無線通信可能距離が狭く、スモールセル基地局に非常に近い移動局しか在圏することができない。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る基地局装置は、移動通信システムにおける移動局と無線通信を行うスモールセル基地局に設けられる基地局装置であって、自局で使用する周波数帯域幅として、自局の周辺に設置されているマクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅を選択する周波数帯域幅選択手段を備え、前記マクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅において割り当て可能な物理セル識別子の範囲から、前記マクロセル基地局が利用している物理セル識別子に依らず自局の物理セル識別子が割り当てられる。
また、前記基地局装置において、自局のスモールセルに移動局を優先的に在圏させるように、移動局で使用可能な周波数帯域幅ごとに優先度の情報を設定してもよい。例えば、前記マクロセル基地局で使用される周波数帯域幅よりも前記自局で使用される周波数帯域幅が移動局で優先的に使用されるように、周波数帯域幅ごとに優先度を設定してもよい。この優先度の情報は、前記スモールセル基地局から移動局に報知され、移動局が基地局に接続する接続処理時における周波数帯域幅の選択の際に使用されるようにしてもよい。また、前記周波数帯域幅ごとの優先度は、前記マクロセル基地局にも設定し、前記マクロセル基地局から移動局に報知され、移動局が基地局に接続する接続処理時における周波数帯域幅の選択の際に使用されるようにしてもよい。
前記基地局装置において、前記物理セル識別子の割り当ては、当該基地局装置が自律的に行ってもよいし、移動通信網側に設けられたサーバから受信した制御コマンドに基づいて行ってもよい。
また、前記基地局装置において、マクロセル基地局で使用される周波数帯域幅は15MHz又は20MHzであり、自局で使用される周波数帯域幅は10MHzであってもよい。周波数帯域幅は一例を示すものであり、これらに限定されない。
本発明によれば、周辺の他の基地局と互いに重複しない物理セル識別子をスモールセル基地局に確実に割り当てることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る基地局装置を有する基地局が配置された移動通信システムの概略構成を示す説明図。 (a)は本実施形態の移動通信システムで通信可能なユーザ装置の要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図。(b)は本実施形態のスモールセル基地局を構成する基地局装置の要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係るスモールセル基地局をマクロセル内に追加設置する場合におけるPCI割り当ての一例を示す説明図。 本実施形態に係るスモールセル基地局をマクロセル内に新規設置する場合におけるPCI割り当ての一例を示す説明図。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基地局装置を有する基地局が配置された移動通信システムの概略構成を示す説明図である。図1において、本実施形態の移動通信システムは、LTEの仕様に準拠した通信システムであり、マクロセル基地局10,11,12と、その一つのマクロセル基地局10の無線通信エリアであるマクロセル10A内に位置するスモールセル基地局20とを備える。スモールセル基地局20の無線通信エリアであるスモールセル20Aは、マクロセル10Aの内側に含まれている。図示の例では、移動局であるユーザ装置(UE)30はスモールセル20Aに在圏しており、スモールセル基地局20と間で電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。また、ユーザ装置30は、マクロセル10Aの内部であってスモールセル20Aの外縁部(マクロセル10Aとの境界部)に位置しているため、ユーザ装置30から発した無線信号がマクロセル基地局10に到達したりマクロセル基地局10から発した無線信号がユーザ装置30に到達したりする状況にある。また、スモールセル基地局20の周辺に位置する基地局としては、マクロセル基地局10のほかマクロセル基地局11,12がある。
なお、図1では、3つのマクロセル基地局10,11,12と1つのスモールセル基地局20と1つのユーザ装置30とを図示しているが、マクロセル基地局は2以下又は4以上であってもよく、スモールセル基地局及びユーザ装置はそれぞれ複数であってもよい。また、以下の実施形態では、後述の処理や制御をスモールセル基地局20が行う場合について説明するが、同様な処理や制御はマクロセル基地局10などの他の基地局が行ってもよい。また、3つのマクロセル基地局10,11,12に共通する部分については、マクロセル基地局10として説明する。
マクロセル基地局10は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百m乃至数km程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域の基地局であり、「マクロセル基地局」、「Macro e−Node B」、「MeNB」等と呼ばれる場合もある。マクロセル基地局10は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局10は、回線終端装置及び専用回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、移動体通信網内の各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
スモールセル基地局20は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数m乃至数百m程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の屋内にも設置することができる移動設置可能な基地局である。スモールセル基地局20は、移動体通信網における広域のマクロセル基地局がカバーするエリアよりも小さなエリアをカバーするように設けられるため「フェムト基地局」と呼ばれたり、「Home e−Node B」や「Home eNB」と呼ばれたりする場合もある。スモールセル基地局20についても、回線終端装置及びADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上の各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
マクロセル基地局10及びスモールセル基地局20それぞれには、ユーザ装置30のハンドオーバー処理等において各基地局を互いに識別するための物理セル識別子(PCI)が割り当てられる。このPCIは、ユーザ装置30との無線通信で使用される周波数帯域幅(例えば、20MHz、15MHz、10MHz)ごとに独立に設定された所定の割り当て可能な範囲(例えば、0〜503)から選択されて割り当てられる。そのため、例えば、周波数帯域幅として20MHzを使用する基地局と、周波数帯域幅として15MHzを使用する基地局と、周波数帯域幅として10MHzを使用する基地局とに対しては、互いの重複したPCIを割り当てることができる。また、PCIの割り当ては、マクロセル基地局10及びスモールセル基地局20それぞれが自律的に行ってもよいし、マクロセル基地局10及びスモールセル基地局20それぞれが移動通信網側に設けられたサーバから受信した制御コマンドに基づいて行ってもよい。基地局10,20それぞれに割り当てられたPCIの情報は、自局の基地局装置内にも保存され、ユーザ装置30のハンドオーバー処理等に用いることができる。
また、各周波数帯域幅にはそれぞれに在圏しやすくする、優先度という指標が存在する。この優先度は周波数帯域幅ごとにも独立に設定できる。そのため、周波数帯域幅として15MHz又は20MHzを使用するマクロセル基地局10と周波数帯域幅として10MHzを使用するスモールセル基地局20とに対しては、それぞれに優先度を設定することができる。本実施形態では、優先度を、例えば、10MHzの周波数帯域幅に対して「高」に設定し、15MHz又は20MHzの周波数帯域幅に対して「低」に設定する。このように設定した優先度の情報は、移動局に報知され、ユーザ装置30が基地局に接続する接続処理時における周波数帯域幅の選択の際に使用される。これにより、ユーザ装置30を、10MHzの周波数帯域幅を使用するスモールセル20Aに在圏させやすくすることができる。
ユーザが使用する移動局としてのユーザ装置(UE)30は、マクロセル10Aやスモールセル20Aに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局10やスモールセル基地局20と間で所定の通信方式及びリソースを用いて無線通信することができる。
図2(a)は本実施形態の移動通信システムで通信可能なユーザ装置30の要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図2(b)は本実施形態のスモールセル基地局20を構成する基地局装置200の要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、スモールセル基地局20の周辺に位置するマクロセル基地局10の基地局装置はスモールセル基地局20と同様に構成することができるため、説明を省略する。
ユーザ装置30は、例えばCPUやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局10,20等との間の無線通信等を行うことができる。また、基地局装置200は、例えばCPUやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述するスモールセル基地局20に隣接する周辺基地局のリストの記憶及び更新、下りリンクの送信電力の制御、周辺のセルからの干渉レベルの測定、干渉の抑制処理などの各種処理及び制御を実行したり、ユーザ装置30との間の無線通信を行ったりすることができる。
図2(a)において、ユーザ装置30は、制御部301と送受共用器(DUP:Duplexer)302と無線受信部303とOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)復調部304と受信品質測定部305と報知情報抽出部306とを備える。更に、ユーザ装置30は、P−CQI(Periodic-Channel Quality Indicator)生成部307とSC−FDMA(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access)変調部308と無線送信部309とを備える。
制御部301は、例えばコンピュータ装置で構成され、報知情報抽出部306で抽出された報知情報に基づいて各部を制御するとともに、受信品質測定部305で測定された下り信号受信品質の情報をP−CQI生成部307に渡す手段として機能する。
無線受信部303は、LTEに規定されているダウンリンク用のOFDM方式で変調された無線信号を、アンテナ及び送受共用器302を介して、基地局10,20から受信する。
OFDM復調部304は、OFDM方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
受信品質測定部305は、OFDM復調部304で復調された受信信号から、下りの無線信号を受信するときの下り受信品質(例えば、電界強度、受信レベルなど)を測定し、測定した下り受信品質の情報(CQI:Channel Quality Indicator)を制御部301に渡す。
報知情報抽出部306は、OFDM復調部304で復調された受信信号から、基地局10,20が送信した報知情報(例えば、CGIやセルIDなどのセル識別情報、TACなどの位置登録エリア情報、制御チャネル情報、ネットワークバージョン情報など)を抽出し、抽出した報知情報を制御部301に渡す。
P−CQI生成部307は、制御部301から受け取った下り受信品質の情報(CQI)及び報知情報に基づいて、ユーザ装置30から周期的に送信する測定報告(Measurement Report)としてのP−CQIの送信信号を生成する。
SC−FDMA変調部308は、LTEに規定されているアップリンク用のSC−FDMA(単一キャリア周波数分割多重アクセス)方式を用いて、ベースバンドの各種送信信号を変調する。特に、本例では、SC−FDMA変調部308により、P−CQI生成部307で生成されたP−CQIの送信信号がSC−FDMA方式で変調される。
無線送信部309は、SC−FDMA変調部308で変調されたP−CQIなどの送信信号を、送受共用器302及びアンテナを介して、基地局10,20に送信する。
ここで、上記P−CQIは、ユーザ装置30が基地局10,20に対して周期的に報告する下り受信品質情報(CQI)及びCGIやセルID等のセル識別情報を含む送信信号である。また、ユーザ装置30は、P−CQIのほか、基地局10,20での上り受信品質の測定に用いられる参照信号(SRS)も周期的に送信してもよい。P−CQIの送信用の物理チャネルとしては、例えば、LTEで規定されているアップリンク用制御チャネルであるPUCCH(Uplink Control Channel) format2が用いられる。また、P−CQI及びSRSの送信に使用される無線リソース(時間、周波数)は基地局10,20から指定される。
また、図2(b)において、基地局装置200は、無線信号経路切り換え部201と送受共用器(DUP)202と下り無線受信部203とOFDM復調部204と報知情報抽出部205と上り無線受信部206とSC−FDMA復調部207と受信電力測定部208とを備える。更に、基地局装置200は、送信電力などの制御を行う制御部209と下り信号生成部210とOFDM変調部211と下り無線送信部212とを備える。なお、基地局装置200にはアンテナを含めてもよい。
下り無線受信部203は、LTEに規定されているダウンリンク用のOFDM方式で変調された報知情報を含む無線信号を、アンテナ、無線信号経路切り換え部201及び送受共用器202を介して、マクロセル基地局10から受信する。
OFDM復調部204は、OFDM方式で変調されている無線信号を復調して受信信号を得る。
報知情報抽出部205は、OFDM復調部204で復調された受信信号から、マクロセル基地局10が送信した報知情報(例えば、SIB2:System Information Block type 2の情報)を抽出し、抽出した報知情報を制御部209に渡す。
これらの下り無線受信部203、OFDM復調部204及び報知情報抽出部205は、自局の周辺に位置するマクロセル基地局10から送信されている送信信号の電界強度の情報を取得する情報取得手段や、自局の周辺に位置するマクロセル10Aからの干渉レベルを測定する測定手段としても機能する。
上り無線受信部206は、基地局200と通信しているユーザ装置30が送信する上り無線信号を、無線信号経路切り換え部201及び送受共用器202を介して受信する。この無線信号は、上り無線受信部206等で発生した白色雑音などの雑音信号や、前述のP−CQI及びSRSの送信用に設定されている所定の無線リソース及び物理チャネルにおける無線信号を含む。また、この無線信号は、スモールセル基地局20に隣接しているマクロセル基地局10と通信しているユーザ装置(MUE)が存在している場合は、そのユーザ装置(MUE)から送信された上り信号を含む。
SC−FDMA復調部207は、上り無線受信部206で受信した受信信号に対してSC−FDMA方式の復調処理を実行する。
受信電力測定部208は、報知情報抽出部205で抽出した周辺のマクロセル基地局10からの報知情報に基づいて、SC−FDMA復調部207での復調処理で得られた上記所定の無線リソース及び物理チャネルにおける受信信号の電力を、単一又は複数のサブフレーム毎に測定する。この受信電力測定部208は、自局の周辺に位置するマクロセル基地局10に対して上記ユーザ装置(MUE)から定期的に送信される信号(P−CQI又はSRS)に割り当てられた所定の周波数帯域における電力を測定する測定手段として機能する。
また、制御部209は、RAMやROMなどのメモリを有し、自局に割り当てられたPCIの情報や自局の周辺に位置する周辺基地局のPCIのリストを記憶する記憶手段や、前記周波数帯域幅ごとの優先度の情報を記憶する記憶手段として機能する。更に、制御部209は、ユーザ装置30との無線通信に自局で使用する周波数帯域幅として、自局が設置されているマクロセル基地局10とは異なる周波数帯域幅を選択する周波数帯域幅選択手段としても機能する。例えば、マクロセル基地局10で周波数帯域幅として15MHz又は20MHzが使用されている場合は、15MHzや20MHzとは異なる10MHzを周波数帯域幅として選択する。また、制御部209は、マクロセル基地局10とは異なる周波数帯域幅(例えば10MHz)において割り当て可能な物理セル識別子の範囲(例えば、0〜503)から自局のPCIを選択し、そのPCIの情報を上記メモリなどに保存する手段として機能してもよい。
下り信号生成部210は、自局のセル20Aに在圏しているユーザ装置30に向けて送信する下り信号を生成する。
OFDM変調部211は、下り信号生成部210で生成した下り信号を、制御部209で決定した送信電力で送信されるように、OFDM方式で変調する。
下り無線送信部212は、OFDM変調部211で変調した送信信号を、送受共用器202、無線信号経路切り換え部201及びアンテナを介して送信する。
図3は、本実施形態に係るスモールセル基地局20をマクロセル10A内に追加設置する場合におけるPCI割り当ての一例を示す説明図である。図3の例は、ユーザ装置30との無線通信に15MHz又は20MHzの周波数帯域幅が使用されているマクロセル10A内に5つのスモールセル基地局21〜25が設置済みの状態でスモールセル基地局20を追加で設置する場合の例である。既設のスモールセル基地局21〜25で使用されている周波数帯域幅は10MHzであり、スモールセル基地局21〜25それぞれにはPCIとして1〜5が割り当てられている。
図3において、スモールセル基地局20の基地局装置200は、周辺の基地局のサーチを行ったとき、例えばマクロセル基地局10から受信した情報、在圏するユーザ装置から受信した情報、移動通信網側に設けられたサーバから受信した情報などに基づいて、マクロセル基地局10で使用されている周波数帯域幅が15MHz又は20MHzであると判断すると、ユーザ装置30との無線通信に使用する周波数帯域幅として15MHzや20MHzとは異なる10MHzを選択する。また、スモールセル基地局20の基地局装置200は、例えば既設のスモールセル基地局21〜25又はユーザ装置30から受信した情報や移動通信網側に設けられたサーバから受信した情報などに基づいて、既設のスモールセル基地局21〜25に割り当てられているPCI(1〜5)のなかから自局のPCIを選択するのではなく、マクロセル基地局10が利用しているPCIに依らず、周波数帯域幅が10MHzの場合に割り当て可能なPCIの範囲(0〜503)から、既設のスモールセル基地局21〜25のPCIと重複しないPCI(例えば、6)を選択して自局に割り当てる。このPCIの割り当ては自律的に行うのではなく、移動通信網側に設けられたサーバから受信した制御コマンドなどに基づいて行ってもよい。
以上、図3の例によれば、マクロセル10A内に複数のスモール基地局装置21〜25が既設されている状態でスモール基地局装置20を追加設置する場合でも周辺の他の基地局10、21〜25と互いに重複しないPCIを追加設置のスモール基地局装置20に確実に割り当てることができる。
図4は、本実施形態に係るスモールセル基地局20をマクロセル10A内に新規設置する場合におけるPCI割り当ての一例を示す説明図である。図4の例は、ユーザ装置30との無線通信に15MHz又は20MHzの周波数帯域幅が使用されているマクロセル10A、11Aの境界領域にスモールセル基地局20を新規設置する場合の例である。
図4において、スモールセル基地局20の基地局装置200は、周辺の基地局のサーチを行ったとき、例えばマクロセル基地局10から受信した情報、在圏するユーザ装置から受信した情報、移動通信網側に設けられたサーバから受信した情報などに基づいて、マクロセル基地局10で使用されている周波数帯域幅が15MHz又は20MHzであると判断すると、ユーザ装置30との無線通信に使用する周波数帯域幅として15MHzや20MHzとは異なる10MHzを選択する。そして、、マクロセル基地局10が利用しているPCIに依らず、周波数帯域幅が10MHzの場合に割り当て可能なPCIの範囲(0〜503)から一つのPCI(例えば、1)を任意に選択して自局に割り当てる。このPCIの割り当ては自律的に行うのではなく、移動通信網側に設けられたサーバから受信した制御コマンドなどに基づいて行ってもよい。
以上、図4の例によれば、マクロセル10A、11Aの境界領域にスモールセル基地局20を新規設置する場合に周辺のマクロ基地局10、11と互いに重複しないPCIを新規設置のスモール基地局装置20に確実に割り当てることができる。
10、11 マクロセル基地局(周辺基地局)
10A マクロセル
20 スモールセル基地局
20A スモールセル
21〜25 スモールセル基地局
30 ユーザ装置(移動局)

Claims (1)

  1. 移動通信システムにおける移動局と無線通信を行うスモールセル基地局に設けられる基地局装置であって、
    自局で使用する周波数帯域幅として、自局の周辺に設置されているマクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅を選択する周波数帯域幅選択手段を備え、
    前記マクロセル基地局とは異なる周波数帯域幅において割り当て可能な物理セル識別子の範囲から、前記マクロセル基地局が利用している物理セル識別子に依らず自局の物理セル識別子が割り当てられることを特徴とする基地局装置。
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