WO2012147332A1 - 無線基地局装置および通信制御方法 - Google Patents

無線基地局装置および通信制御方法 Download PDF

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将彦 南里
春信 佐藤
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パナソニック株式会社
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station apparatus and a communication control method for controlling downlink transmission power and uplink reception signal when the apparatus is activated.
  • a small capacity base station device with a small cell radius (hereinafter referred to as “MeNB: Macro eNode B”) is being studied.
  • HeNB ⁇ ⁇ ⁇ Home eNode B
  • eNB concentration of traffic to a specific base station
  • Non-Patent Document 1 discloses a method for shifting to a power saving mode and stopping the eNB's downlink transmission function when it is determined that there is no UE in the eNB area.
  • Non-Patent Document 1 the technique disclosed in Non-Patent Document 1 is shown in FIG.
  • the HeNB 102 is installed in the coverage of the MeNB10l, and further two mobile station apparatuses (hereinafter referred to as “UE: UserquiEquipment”) UE103 and UE104 exist in the coverage of the MeNB101.
  • UE: UserquiEquipment two mobile station apparatuses
  • FIG. 1A since the UE does not exist within the coverage of the HeNB 102, the HeNB in such a situation stops downlink transmission (FIG. 1B).
  • the MeNB10l interpolates the area that was the coverage of the HeNB 102 (in the broken line portion in FIG. 1B), the communication connection is guaranteed even if the UE moves into this area.
  • FIG.1 (b) new UE105 and UE106 approach in the area of HeNB102 (FIG.1 (c)), and HeNB102 exists UE in an own area by the uplink signal detection of UE105 or 106, etc. Is recognized, the HeNB 102 starts downlink transmission (FIG. 1 (d)).
  • FIG. 2A Another technique disclosed in Non-Patent Document 1 is shown in FIG. FIG. 2A is an example in which a total of four HeNBs 202 to 205 are installed in the coverage of the MeNB 201.
  • UE206 and UE207 exist in the area of MeNB201, each has established the connection with HeNB203 and HeNB204 instead of MeNB201.
  • the MeNB in such a situation stops downlink transmission.
  • the HeNB 202 to the HeNB 205 increase the downlink transmission power and widen their coverage in order to compensate for the dead zone caused by the stop of the downlink transmission of the MeNB 201 (FIG. 2B).
  • FIG. 2B new UEs 208 to UE 216 have entered the area of MeNB 201 (FIG. 2C), and MeNB 201 has increased the number of UEs in its own area due to detection of uplink signals from UE 208 to UE 216, etc. Is recognized, the MeNB 201 starts downlink transmission. In that case, HeNB202 thru
  • the eNB When the eNB starts downlink transmission, since the neighboring UE of the eNB is connected to another neighboring eNB, the eNB becomes a large interference source for the neighboring UE immediately after the start of transmission of the downlink signal. Therefore, it is desirable for neighboring UEs to quickly handover to the eNB.
  • RACH random access channel
  • RACH is different from a normal data channel, and assignable time resources are set in a long cycle. For this reason, it takes a long time to retransmit the RACH. As a result, the RACHs of all UEs are correctly detected by the MeNB 201, and it takes time to complete the handover.
  • An object of the present invention is to provide a radio base station apparatus and a communication control method in which a peripheral terminal apparatus quickly handovers to the radio base station apparatus when the radio base station apparatus is activated.
  • the radio base station apparatus secures a predetermined communication range and a first state in which transmission and reception of radio signals are stopped, a second state in which transmission and reception of radio signals are started, and A radio base station apparatus that transitions to a third state in which a radio signal is transmitted with a necessary transmission power, and instructing a terminal apparatus transmission timing of an initial connection signal in the second state and the third state
  • an uplink reception determination unit that sets the transmission timing of the initial connection signal at a high frequency.
  • the communication control method of the present invention is necessary to secure a predetermined communication range and a first state in which transmission and reception of radio signals are stopped, a second state in which transmission and reception of radio signals are started, and A communication control method in a radio base station apparatus that transits to a third state for transmitting a radio signal with a large transmission power, wherein the transmission timing of the initial connection signal is set to a terminal in the second state and the third state. Instructing a device; receiving the initial connection signal transmitted from the terminal device at a transmission timing of the initial connection signal; and in the second state, more frequently than the third state. And a step of setting the transmission timing of the initial connection signal.
  • the RACH collision probability between the terminal apparatuses can be reduced without individually signaling the peripheral terminal apparatuses, so that the handover to the base station apparatus can be quickly performed. can do.
  • Non-Patent Document 1 Illustration of technology disclosed in Non-Patent Document 1 Illustration of another technique disclosed in Non-Patent Document 1
  • FIG. 3 shows an example of a system configuration according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a state transition diagram of the MeNB 301 shown in FIG.
  • an LTE (Long Term Evolution) system will be described as an example of a wireless communication system.
  • MeNB 301 is in a state (corresponding to the first state) called “pause mode” immediately after placement (ST401). This indicates a state in which the MeNB 301 stops downlink transmission and uplink reception as illustrated in FIG. In the sleep mode, the sleep mode is maintained until the condition for transition to the next “start-up mode” (corresponding to the second state) is satisfied (ST402). This transition condition will be described later.
  • the MeNB 301 in the sleep mode satisfies a certain condition
  • the MeNB 301 transitions to the start mode (ST403). This indicates a state in which the MeNB 301 gradually increases the downlink transmission power and expands the coverage to 305, 306, and 307 as shown in FIG.
  • the startup mode is maintained until the condition for transition to the next “steady mode” (corresponding to the third state) is satisfied (ST404). This transition condition will be described later.
  • the MeNB 301 in the start mode satisfies a certain condition
  • the MeNB 301 transitions to the steady mode (ST405). This indicates a state where the MeNB 301 fixes the downlink transmission power to a predetermined power and keeps the coverage constant as shown in FIG.
  • the steady mode is maintained until the condition for transition to the next “pause mode” is satisfied (ST406). This transition condition will be described later.
  • MeNB 301 in the steady mode satisfies certain conditions, MeNB 301 transitions to the sleep mode (ST407).
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of MeNB 500 according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the MeNB 500 will be described with reference to FIG.
  • the radio transmission / reception unit 502 receives an uplink radio signal from a UE existing within the coverage of the local station via the antenna 501, performs predetermined radio processing on the received uplink radio signal, converts the uplink radio signal into an uplink baseband signal, Output to the uplink received signal processing section 503.
  • the radio transmission / reception unit 502 performs predetermined radio processing on the downlink baseband signal output from the downlink transmission signal processing unit 507, converts the downlink baseband signal into a downlink radio signal, and transmits the antenna 501. Output to.
  • the uplink reception signal processing unit 503 performs a predetermined demodulation process on the uplink baseband signal output from the wireless transmission / reception unit 502 to obtain an uplink reception signal.
  • the uplink received signal is not only PRACH (Physical Random Access Channel) corresponding to the initial connection signal but also PUCCH (Physical Uplink Control Channel) for superimposing control information, and PUSCH (Physical Ruplink for mainly superimposing data signals). Shared Channel), SRS (Sounding Reference Signal) for the purpose of measuring the quality of the uplink propagation path, and the like.
  • the obtained uplink reception signal is output to control section 504.
  • the control unit 504 Based on the uplink reception signal output from the uplink reception signal processing unit 503, the control unit 504 manages the number of UEs (hereinafter, N UE ) existing in the coverage of the local station. Specifically, when a message (RRC Connection Reconfiguration Complete Message) indicating that the UE has succeeded in the handover to the own station is detected from the output of the uplink received signal processing section 503, the N UE is incremented. Further, the control unit 504 detects an uplink reception quality report (Measurement Report) from the output of the uplink reception signal processing unit 503, and when the value is lower than a predetermined threshold, the UE hands over to another cell. And decrement N UE .
  • N UE uplink reception quality report
  • control unit 504 has a function for managing the mode of the own station, a timer for managing the elapsed time since the transition to the sleep mode, and a timer (not shown) for managing the elapsed time since the transition to the activation mode. It has.
  • the mode information determined by the control unit 504 is output to the uplink reception determination unit 505 and the transmission power determination unit 506.
  • the uplink reception determination unit 505 determines the PRACH reception frequency based on the mode information output from the control unit 504, and outputs the result to the uplink reception signal processing unit 503 and the downlink transmission signal processing unit 507.
  • FIG. 6 is a table showing the PRACH reception frequency held in the uplink reception determination unit 505.
  • PRACH Configuration Index is a number representing the PRACH reception frequency.
  • Preamble Format is a number indicating the physical channel structure of PRACH, and is assigned a value of 0 to 4. Here, as an example, the Preamble Format is all 0. This is a channel structure assigned to a base station having a relatively small cell radius.
  • System frame number and Subframe number represent the system frame number and subframe number for receiving the PRACH.
  • the LTE physical channel is configured in units of subframes, and one subframe length is 1 [msec].
  • One system frame is composed of 10 subframes.
  • the uplink reception determination unit 505 determines the PRACH Configuration Index based on the mode information output from the control unit 504. Uplink reception determination section 505 outputs System frame number and Subframe number corresponding to the PRACH Configuration Index to uplink reception signal processing section 503, and outputs PRACH Configuration Index to downlink transmission signal processing section 507.
  • the transmission power determination unit 506 determines downlink transmission power based on the mode information output from the control unit 504, and outputs an instruction of the determined transmission power to the downlink transmission signal processing unit 507.
  • the downlink transmission signal processing unit 507 generates a downlink baseband signal based on the instruction output from the transmission power determination unit 506 and outputs the downlink baseband signal to the radio transmission / reception unit 502.
  • the downlink baseband signal includes PDCCH (Physical Downlink Control Channel) for superimposing control information, PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) for superimposing a data signal or SIB (System Information Block), and PBCH (PBCH for superimposing broadcast information) Physical Broadcast Channel), SS (Synchronization Signal) for the purpose of UE synchronization, and the like are included.
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • SIB System Information Block
  • PBCH Physical Broadcast Channel
  • SS Synchrononization Signal
  • the MeNB transitions to the sleep mode immediately after placement (ST701).
  • the first timer T 1 is intended to measure the elapsed time starting from the time when the MeNB transitions to the sleep mode. Until T 1 is reached the threshold T th1 predetermined, and maintained a dormant mode, and continues incrementing the T 1 (ST702, ST703).
  • T 1 is the timer expires (T l ⁇ T th1)
  • MeNB transitions to start mode (ST704).
  • the second timer T 2 are intended to measure the elapsed time starting from the time the MeNB transitions to start mode. Until T 2 reaches T th2 , the activation mode is maintained, and the increment of T 2 is continued (ST705 and ST706). At the same time, the downlink transmission power P tx is updated.
  • P tx is expressed by the following equation.
  • P max represents the maximum transmission power of the MeNB
  • a represents the amount of increase in transmission power per unit time.
  • the UE 302 Since the UE 302 exists in the coverage 305 formed at time T 305 , the UE 302 transmits a PRACH to be handed over to the MeNB 301. At this time, since the UE 303 and the UE 304 are out of the coverage of the MeNB 301, the handover to the MeNB 301 cannot be started, and therefore the PRACH cannot be transmitted. Therefore, since the UE that transmits the PRACH is only the UE 302, the PRACH transmitted from the UE 302 is received by the MeNB 301 with high quality without receiving interference from other PRACH. As a result, the probability that the PRACH transmitted from the UE 302 is detected by the MeNB 301 is improved, and the handover to the MeNB 301 can be quickly performed.
  • the UE 302 Even if the PRACH transmitted from the UE 302 is not detected by the MeNB 301 due to fading or the influence of inter-cell interference, etc., since the MeNB 301 has received the PRACH in all subframes, the UE 302 promptly transmits the next transmission.
  • the PRACH can be retransmitted on occasion.
  • time T 306 focus on time T 306 .
  • coverage 306 is formed, in which UE 302 and UE 303 exist.
  • T 306 -T 305 is sufficiently longer than the time required for PRACH detection of UE 302
  • UE 302 has already completed handover to MeNB 301 at time T 306 . Therefore, UE 303 is the only UE that transmits the PRACH at time T 306 .
  • the PRACH transmitted from the UE 303 is received by the MeNB 301 with high quality without receiving interference from other PRACHs, the probability that the PRACH transmitted from the UE 303 is detected by the MeNB 301 is improved, and promptly. Handover to the MeNB 301 becomes possible.
  • the UE 304 that falls within the coverage of the MeNB 301 at the time T 307 can also be quickly handed over to the MeNB 301.
  • MeNB is a transition to a stationary mode (ST707).
  • PRACH Configuration Index 0 is set so as to reduce the PRACH reception frequency. This makes it possible to allocate more resources for uplink data communication than in the start mode.
  • the steady mode the number of UEs in the own station coverage N UE is monitored (ST708).
  • N UE is larger than the predetermined threshold (T UE ) (ST709), the steady mode is maintained.
  • T UE the predetermined threshold
  • the MeNB transitions to a dormant mode.
  • the downlink transmission power is gradually increased with time, and at the same time, the PRACH can be received in more subframes than in the steady mode.
  • neighboring UEs can easily perform handover to the MeNB.
  • the state transition from the sleep mode to the start mode is performed on the condition that the first timer expires.
  • the present invention is not limited to this, for example, start by manual operation or start from the core network A transition to the activation mode may be made based on the instruction signal.
  • the state transition from the startup mode to the steady mode is performed on the condition that the second timer expires, but the present invention is not limited to this, for example, the transition to the steady mode is performed based on the number of UEs that succeeded in the handover May be.
  • the transmission power in the steady mode is the maximum transmission power that can be output by the MeNB, the present invention is not limited to this and may be any transmission power.
  • the state transition from the steady mode to the sleep mode is performed on condition that the number of users falls below a predetermined threshold.
  • the present invention is not limited to this, and for example, data traffic or Based on the time information, the mode may transit to the sleep mode.
  • the MeNB has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a small base station device such as a HeNB may take the same means.
  • the radio base station apparatus and communication control method according to the present invention can be applied to a mobile communication system or the like.

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Abstract

　基地局装置の起動時に周辺端末装置が速やかに当該基地局装置にハンドオーバーする無線基地局装置および通信制御方法を提供する。ＭｅＮＢ５００の制御部５０４は、タイマー値やカバレッジ内の端末装置数に応じて自局の状態を休止モード、起動モードまたは定常モードのいずれかを選択し、選択したモード情報を上り受信決定部５０５および送信電力決定部５０６へ通知する。上り受信決定部５０５は、起動モードにおいて定常モードより頻繁に初期接続信号の待ち受けを決定する。送信電力決定部５０６は、起動モードにおいて、時間経過と共に下り送信電力を増加する決定を行い、下り送信信号処理部５０７に送信電力を指示する。

Description

無線基地局装置および通信制御方法
　本発明は、装置起動時に下り送信電力および上り受信信号を制御する無線基地局装置および通信制御方法に関する。
　近年、携帯電話の不感地帯の補間またはデータトラフィック分散を目的として、セル半径が大きい大型基地局装置（以下、「ＭｅＮＢ: Macro eNode B」という）に加え、セル半径が小さい小容量基地局装置（以下、「ＨｅＮＢ: Home eNode B」という）を併設することが検討されている。これにより、特定の基地局（以下、ｅＮＢ）へのトラフィックの集中を緩和し、ネットワーク全体として高いユーザースループットが期待できる。
　しかしながら、深夜のようにネットワーク利用者数が少ない時間帯は、ｅＮＢ当たりの所要スループットが低下するため、多数のｅＮＢを並行して常時起動することは無駄なエネルギー消費が発生してしまうという問題がある。
　この間題を解決するために、ｅＮＢの利用状況に応じて最低限必要な機能以外の機能を停止する技術が提案されている。非特許文献１には、ｅＮＢのエリア内にＵＥが存在しないと判定すると省電力モードに移行し、ｅＮＢの下り送信機能を停止する方法が開示されている。
　ここで、非特許文献１に開示の技術を図１に示す。図１（ａ）では、ＭｅＮＢｌ０ｌのカバレッジ内にＨｅＮＢ１０２が設置されており、さらにＭｅＮＢ１０１のカバレッジ内に２台の移動局装置（以下、「ＵＥ: User Equipment」という）ＵＥ１０３およびＵＥ１０４が存在している。図１（ａ）に示す場合では、ＨｅＮＢ１０２のカバレッジ内にはＵＥが存在していないため、このような状況下のＨｅＮＢは下り送信を停止する（図１（ｂ））。この時、ＨｅＮＢ１０２のカバレッジだった領域（図１（ｂ）破線部内）はＭｅＮＢｌ０ｌが補間しているため、仮にこの領域内にＵＥが移動しても、通信のコネクションは保証される。
　図１（ｂ）において、新たなＵＥ１０５およびＵＥ１０６がＨｅＮＢ１０２のエリア内に進入し（図１（ｃ））、かつ、ＨｅＮＢ１０２がＵＥ１０５または１０６の上り信号検出等により自エリア内にＵＥが存在することを認識した場合、ＨｅＮＢ１０２は下り送信を開始する（図１（ｄ））。
　次に、非特許文献１に開示の別の技術を図２に示す。図２（ａ）は、ＭｅＮＢ２０１のカバレッジ内にＨｅＮＢ２０２乃至２０５の計４台が設置されている例である。また、ＭｅＮＢ２０１のエリア内にＵＥ２０６およびＵＥ２０７が存在しているが、各々は、ＭｅＮＢ２０１ではなく、ＨｅＮＢ２０３およびＨｅＮＢ２０４とコネクションを確立している。この場合、ＭｅＮＢ２０１とコネクションを確立しているＵＥが存在しないため、このような状況下のＭｅＮＢは下り送信を停止する。この際、ＨｅＮＢ２０２乃至ＨｅＮＢ２０５はＭｅＮＢ２０１の下り送信停止に伴い生じる不感地帯を補うために、下り送信電力を上げ、各々のカバレッジを広げる（図２（ｂ））。
　図２（ｂ）において、新たなＵＥ２０８乃至ＵＥ２１６がＭｅＮＢ２０１のエリアに進入し（図２（ｃ））、かつ、ＭｅＮＢ２０１がＵＥ２０８乃至ＵＥ２１６の上り信号検出等により自エリア内のＵＥ数が増加したことを認識した場合、ＭｅＮＢ２０１は下り送信を開始する。その際、ＨｅＮＢ２０２乃至ＨｅＮＢ２０５は下り送信電力を下げ、各々のカバレッジを通常の範囲に戻す（図２（ｄ））。
　ｅＮＢが下り送信を開始する際、当該ｅＮＢの近隣ＵＥは他の周辺ｅＮＢに接続しているため、当該ｅＮＢが下り信号の送信の開始直後は近隣ＵＥにとっては大きな干渉源になる。そのため、近隣ＵＥは速やかに当該ｅＮＢにハンドオーバーすることが望ましい。
　しかしながら、ｅＮＢ起動直後は近隣ＵＥから一斉にハンドオーバー、すなわちランダムアクセスチャネル（以下、ＲＡＣＨ）送信が発生するため、ＵＥ間のＲＡＣＨの衝突が発生しやすく、速やかにハンドオーバーが完了することは困難となる。この傾向は基地局のセル半径が大きいほど、または近隣ＵＥが密集しているほど顕著となる。例えば、図２（ｄ）の例ではＵＥ２０８、ＵＥ２１１、ＵＥ２１２、ＵＥ２１３、ＵＥ２１４およびＵＥ２１６がＭｅＮＢ２０１にハンドオーバーするため、一斉にＲＡＣＨを送信する。そのため、互いのＲＡＣＨが衝突したり、または干渉を起こしたりし、いずれのＵＥから送信されたＲＡＣＨも再送となってしまう。さらに、一般的にＲＡＣＨは通常のデータチャネルと異なり、割り当て可能な時間リソースが長周期で設定される。このため、ＲＡＣＨの再送には長い時間を要し、結果的に全てのＵＥのＲＡＣＨがＭｅＮＢ２０１で正しく検出され、ハンドオーバーが完了するには時間がかかってしまう。
　本発明の目的は、無線基地局装置の起動時に周辺端末装置が速やかに当該無線基地局装置にハンドオーバーする無線基地局装置および通信制御方法を提供することである。
　本発明の無線基地局装置は、無線信号の送信および受信を停止する第一の状態と、無線信号の送信および受信を開始する第二の状態と、あらかじめ定められた通信範囲を確保するために必要な送信電力で無線信号を送信する第三の状態とに遷移する無線基地局装置であって、前記第二の状態および前記第三の状態において、初期接続信号の送信タイミングを端末装置に指示する下り送信信号処理部と、前記初期接続信号の送信タイミングにおいて前記端末装置から送信された前記初期接続信号を受信する上り受信信号処理部と、前記第二の状態において、前記第三の状態よりも高頻度で前記初期接続信号の送信タイミングを設定する上り受信決定部と、を具備する構成を採る。
　本発明の通信制御方法は、無線信号の送信および受信を停止する第一の状態と、無線信号の送信および受信を開始する第二の状態と、あらかじめ定められた通信範囲を確保するために必要な送信電力で無線信号を送信する第三の状態とに遷移する無線基地局装置における通信制御方法であって、前記第二の状態および前記第三の状態において、初期接続信号の送信タイミングを端末装置に指示するステップと、前記初期接続信号の送信タイミングにおいて前記端末装置から送信された前記初期接続信号を受信するステップと、前記第二の状態において、前記第三の状態よりも高頻度で前記初期接続信号の送信タイミングを設定するステップと、を具備するようにした。
　本発明によれば、基地局装置が起動したとき、周辺端末装置に対し個別にシグナリングを行うことなく端末装置同士のＲＡＣＨ衝突確率を低減することができるため、速やかに当該基地局装置にハンドオーバーすることができる。
非特許文献１に開示の技術の説明図 非特許文献１に開示の別技術の説明図 本発明の一実施の形態に係るシステム構成例を示す図 本発明の一実施の形態に係るＭｅＮＢの状態遷移図 本発明の一実施の形態に係るＭｅＮＢの構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係るＰＲＡＣＨ受信頻度を示すテーブルを示す図 本発明の一実施の形態に係る制御部の動作を示すフロー図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（一実施の形態）
　図３は、本発明の一実施の形態に係るシステム構成の例を示し、図４は、図３に示すＭｅＮＢ３０１の状態遷移図を示す。ここでは、無線通信システムとしてＬＴＥ（Long Term Evolution）システムを例に説明する。
　まず、ＭｅＮＢ３０１は置局直後（ＳＴ４０１）、「休止モード」と呼ばれる状態（第一の状態に相当）にある。これは、図３（ａ）に示す通り、ＭｅＮＢ３０１が下り送信および上り受信を停止している状態を指す。休止モードにおいては、次の「起動モード」（第二の状態に相当）に遷移する条件を満たすまでは、休止モードを維持する（ＳＴ４０２）。この遷移条件については後述する。
　休止モードにあるＭｅＮＢ３０１が一定の条件を満たした場合、ＭｅＮＢ３０１は起動モードに遷移する（ＳＴ４０３）。これは、図３（ｂ）に示す通り、ＭｅＮＢ３０１が下り送信電力を徐々に上げ、カバレッジを３０５、３０６、３０７と拡大する状態を指す。起動モードにおいては、次の「定常モード」（第三の状態に相当）に遷移する条件を満たすまでは、起動モードを維持する（ＳＴ４０４）。この遷移条件については後述する。
　起動モードにあるＭｅＮＢ３０１が一定の条件を満たした場合、ＭｅＮＢ３０１は定常モードに遷移する（ＳＴ４０５）。これは、図３（Ｃ）に示す通り、ＭｅＮＢ３０１が下り送信電力を所定の電力に固定し、カバレッジを一定に保つ状態を指す。定常モードにおいては、次の「休止モード」に遷移する条件を満たすまでは、定常モードを維持する（ＳＴ４０６）。この遷移条件については後述する。
　定常モードにあるＭｅＮＢ３０１がある条件を満たした場合、ＭｅＮＢ３０１は休止モードに遷移する（ＳＴ４０７）。
　図５は、本発明の一実施の形態に係るＭｅＮＢ５００の構成を示すブロック図である。以下、図５を用いてＭｅＮＢ５００の構成について説明する。
　無線送受信部５０２は、自局のカバレッジ内に存在するＵＥから上り無線信号をアンテナ５０１を介して受信し、受信した上り無線信号に所定の無線処理を施し、上りベースバンド信号に変換して、上り受信信号処理部５０３に出力する。また、ＭｅＮＢ５００が起動モード又は定常モードの場合、無線送受信部５０２は、下り送信信号処理部５０７から出力された下りベースバンド信号に所定の無線処理を施し、下り無線信号に変換して、アンテナ５０１に出力する。
　上り受信信号処理部５０３は、無線送受信部５０２から出力された上りベースバンド信号に対して所定の復調処理を行い、上り受信信号を得る。ここで、上り受信信号とは、初期接続信号に相当するＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）の他に、制御情報を重畳するＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）、主にデータ信号を重畳するＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）、上り伝播路の品質測定を目的とするＳＲＳ（Sounding Reference Signal）等が含まれる。得られた上り受信信号は制御部５０４に出力される。
　制御部５０４は、上り受信信号処理部５０３から出力された上り受信信号に基づいて、自局のカバレッジ内に存在するＵＥ数（以下、ＮＵＥ）を管理する。具体的には、上り受信信号処理部５０３の出力のうち、ＵＥが自局へのハンドオーバーに成功したことを示すメッセージ（RRC Connection Reconfiguration Complete Message）を検出した場合、ＮＵＥをインクリメントする。また、制御部５０４は、上り受信信号処理部５０３の出力から上り受信品質報告（Measurement Report）を検出し、かつ、その値が所定の閾値より低い場合、当該ＵＥは他セルへハンドオーバーするものと見なし、ＮＵＥをデクリメントする。また、制御部５０４は、自局のモードを管理する機能、休止モードに遷移してからの経過時間を管理するタイマーおよび起動モードに遷移してからの経過時間を管理するタイマー（図示しない）を具備する。制御部５０４が決定したモード情報は、上り受信決定部５０５および送信電力決定部５０６に出力される。
　上り受信決定部５０５は、制御部５０４から出力されたモード情報に基づいて、ＰＲＡＣＨ受信頻度を決定し、その結果を上り受信信号処理部５０３および下り送信信号処理部５０７へ出力する。
　ここで、上り受信決定部５０５において決定されるＰＲＡＣＨ受信頻度の詳細について説明する。図６は、上り受信決定部５０５において保持されているＰＲＡＣＨ受信頻度を示すテーブルである。PRACH Configuration IndexはＰＲＡＣＨ受信頻度を表す番号である。Preamble Formatは、ＰＲＡＣＨの物理チャネル構造を示す番号であり、０乃至４の値が割り当てられる。ここでは、例として、Preamble Formatは全て０とした。これは、比較的小さいセル半径の基地局に対して割り当てられるチャネル構造である。System frame numberおよびSubframe numberは、ＰＲＡＣＨを受信するシステムフレーム番号およびサブフレーム番号を表している。
　ＬＴＥの物理チャネルはサブフレーム単位で構成されており、１サブフレーム長は１［ｍｓｅｃ］である。また、１システムフレームは１０サブフレームで構成される。システムフレーム番号は０乃至１０２３の値が巡回的に割り当てられる。例えば、PRACH Configuration Index＝０の場合、システムフレーム番号が偶数かつサブフレーム番号が１の場合のみ、ＰＲＡＣＨ受信を行うため、結果的に２０［ｍｓｅｃ］周期でＰＲＡＣＨを受信することになる。PRACH Configuration Index＝１４の場合、全てのサブフレームにおいてＰＲＡＣＨを受信することを意味する。
　上り受信決定部５０５は、制御部５０４から出力されたモード情報に基づいて、PRACH Configuration Indexを決定する。上り受信決定部５０５は、当該PRACH Configuration Indexに対応するSystem frame numberおよびSubframe numberを上り受信信号処理部５０３に出力し、PRACH Configuration Indexを下り送信信号処理部５０７に出力する。
　送信電力決定部５０６は、制御部５０４から出力されたモード情報に基づいて、下り送信電力を決定し、決定した送信電力の指示を下り送信信号処理部５０７へ出力する。
　下り送信信号処理部５０７は、送信電力決定部５０６から出力された指示に基づいて、下りベースバンド信号を生成し、無線送受信部５０２へ出力する。ここで、下りベースバンド信号には、制御情報を重畳するＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、データ信号またはＳＩＢ（System Information Block）を重畳するＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）、報知情報を重畳するＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel）、ＵＥの同期を目的としたＳＳ（Synchronization Signal）等が含まれる。なお、上り受信決定部５０５から出力されたPRACH Configuration IndexはＳＩＢとしてＰＤＳＣＨに重畳される。
　図５の制御部５０４、上り受信決定部５０５および送信電力決定部５０６の詳細な動作について図７に示すフローチャートを参照して説明する。ＭｅＮＢは、置局直後、休止モードに遷移する（ＳＴ７０１）。このとき、第一のタイマーＴ１を初期化、すなわち、Ｔ１＝０とする。また、下り送信を無送信、すなわち、下り送信電力Ｐｔｘ＝０とする。
　第一のタイマーＴ１は、ＭｅＮＢが休止モードに遷移した時間を起点とした経過時間を測定することを目的とする。Ｔ１があらかじめ定められた閾値Ｔｔｈ１に達するまで、休止モードを維持し、Ｔ１のインクリメントを継続する（ＳＴ７０２、ＳＴ７０３）。
　Ｔ１がタイマー満了した場合（Ｔｌ≧Ｔｔｈ１）、ＭｅＮＢは起動モードに遷移する（ＳＴ７０４）。このとき、第二のタイマーＴ２を初期化、すなわち、Ｔ２＝０とする。また、下り送信電力Ｐｔｘを最小送信電力、すなわち、Ｐｔｘ＝Ｐｍｉｎとする。さらに、全てのサブフレームにおいてＰＲＡＣＨが受信可能となるよう、PRACH Configuration Index＝１４とする。
　第二のタイマーＴ２は、ＭｅＮＢが起動モードに遷移した時間を起点とした経過時間を測定することを目的とする。Ｔ２がＴｔｈ２に達するまで、起動モードを維持し、Ｔ２のインクリメントを継続する（ＳＴ７０５、ＳＴ７０６）。同時に、下り送信電力Ｐｔｘを更新する。ここで、Ｐｔｘは次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ＰｍａｘはＭｅＮＢの最大送信電力を、ａは単位時間当たりの送信電力増加量を、それぞれ表す。
　これにより、ＭｅＮＢの近隣ＵＥが当該ＭｅＮＢへのハンドオーバーを容易に行えるようになる。例えば、図３（ｂ）において、時刻Ｔ３０５でカバレッジ３０５を、時刻Ｔ３０６でカバレッジ３０６を、時刻Ｔ３０７でカバレッジ３０７を、それぞれ形成したとする。ただし、０≦Ｔ３０５＜Ｔ３０６＜Ｔ３０７≦Ｔｔｈ２である。
　時刻Ｔ３０５において形成されたカバレッジ３０５内にＵＥ３０２が存在するため、ＵＥ３０２はＭｅＮＢ３０１へハンドオーバーすべく、ＰＲＡＣＨを送信する。この際、ＵＥ３０３およびＵＥ３０４はＭｅＮＢ３０１のカバレッジ外であるため、ＭｅＮＢ３０１へのハンドオーバーを開始することができず、従ってＰＲＡＣＨを送信することができない。よって、ＰＲＡＣＨを送信するＵＥはＵＥ３０２のみであるため、ＵＥ３０２から送信されたＰＲＡＣＨは他のＰＲＡＣＨの干渉を受けることなく、高い品質でＭｅＮＢ３０１に受信される。この結果、ＵＥ３０２から送信されたＰＲＡＣＨは、ＭｅＮＢ３０１にて検出される確率が向上し、速やかにＭｅＮＢ３０１にハンドオーバーすることが可能となる。
　仮に、フェージングまたは他セル間干渉の影響等により、ＵＥ３０２から送信したＰＲＡＣＨがＭｅＮＢ３０１で検出されなかった場合でも、ＭｅＮＢ３０１は全てのサブフレームにおいてＰＲＡＣＨを受信しているため、ＵＥ３０２は速やかに次の送信機会にＰＲＡＣＨを再送することができる。
　次に、時刻Ｔ３０６に着目する。時刻Ｔ３０６では、カバレッジ３０６が形成され、その中にＵＥ３０２およびＵＥ３０３が存在する。ここで、Ｔ３０６－Ｔ３０５がＵＥ３０２のＰＲＡＣＨ検出に要する時間より十分大きい場合、ＵＥ３０２は時刻Ｔ３０６においてすでにＭｅＮＢ３０１へのハンドオーバーを完了している。そのため、時刻Ｔ３０６においてＰＲＡＣＨを送信するＵＥはＵＥ３０３のみとなる。この結果、ＵＥ３０３から送信されたＰＲＡＣＨは他のＰＲＡＣＨの干渉を受けることなく、高い品質でＭｅＮＢ３０１に受信されるため、ＵＥ３０３から送信されたＰＲＡＣＨはＭｅＮＢ３０１にて検出される確率が向上し、速やかにＭｅＮＢ３０１にハンドオーバーすることが可能となる。
　同様の理由により、時刻Ｔ３０７においてＭｅＮＢ３０１のカバレッジ内に入るＵＥ３０４も速やかにＭｅＮＢ３０１にハンドオーバーすることが可能となる。
　Ｔ２がタイマー満了した場合（Ｔ２≧Ｔｔｈ２）、ＭｅＮＢは定常モードに遷移する（ＳＴ７０７）。このとき、下り送信電力Ｐｔｘを最大送信電力、すなわち、Ｐｔｘ＝Ｐｍａｘとする。さらに、ＰＲＡＣＨの受信頻度を落とすよう、PRACH Configuration Index＝０とする。これにより、起動モードに比べ、上りデータ通信に多くのリソースを割り当てることが可能となる。
　定常モードでは、自局カバレッジ内のＵＥ数ＮＵＥを監視する（ＳＴ７０８）。ＮＵＥが所定の閾値（ＴＵＥ）より大きい場合（ＳＴ７０９）、定常モードを維持する。ＮＵＥがＴＵＥ以下になった場合、ＭｅＮＢは休止モードに遷移する。
　このように、本実施の形態によれば、ＭｅＮＢは下り送信を開始する際、時間経過と共に下り送信電力を徐々に増加させ、同時に定常モードより多くのサブフレームでＰＲＡＣＨを受信可能となるように設定することにより、周辺のＵＥが当該ＭｅＮＢへのハンドオーバーを容易に行うことができる。
　なお、本実施の形態において、第一のタイマー満了を条件に休止モードから起動モードへの状態遷移を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、手動による起動またはコアネットワークからの起動指示信号に基づいて起動モードへ遷移してもよい。
　また、第二のタイマー満了を条件に起動モードから定常モードへの状態遷移を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、ハンドオーバーに成功したＵＥ数に基づいて定常モードへ遷移してもよい。
　また、定常モードにおける送信電力は、ＭｅＮＢが出力し得る最大送信電力としたが、本発明はこれに限定されず、任意の送信電力としてもよい。
　また、本実施の形態において、ユーザ数があらかじめ定められた閾値を下回ることを条件に定常モードから休止モードへの状態遷移を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、データトラフィックまたは時刻情報に基づいて休止モードへ遷移してもよい。
　また、本実施の形態において、ＭｅＮＢを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、ＨｅＮＢ等の小型基地局装置が同様の手段を講じてもよい。
　２０１１年４月２７日出願の特願２０１１－０９９１８４の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明にかかる無線基地局装置および通信制御方法は、移動通信システム等に適用できる。
　１０１、２０１、３０１　ＭｅＮＢ
　ｌ０２、２０２、２０３、２０４、２０５　ＨｅＮＢ
　ｌ０３，１０４、１０５、１０６、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、３０２、３０３、３０４　ＵＥ
　３０５、３０６、３０７　カバレッジ
　５００　ＭｅＮＢ
　５０１　アンテナ
　５０２　無線送受信部
　５０３　上り受信信号処理部
　５０４　制御部
　５０５　上り受信決定部
　５０６　送信電力決定部
　５０７　下り送信信号処理部

Claims (6)

  1. 　無線信号の送信および受信を停止する第一の状態と、無線信号の送信および受信を開始する第二の状態と、あらかじめ定められた通信範囲を確保するために必要な送信電力で無線信号を送信する第三の状態とに遷移する無線基地局装置であって、
    　前記第二の状態および前記第三の状態において、初期接続信号の送信タイミングを端末装置に指示する下り送信信号処理部と、
    　前記初期接続信号の送信タイミングにおいて前記端末装置から送信された前記初期接続信号を受信する上り受信信号処理部と、
    　前記第二の状態において、前記第三の状態よりも高頻度で前記初期接続信号の送信タイミングを設定する上り受信決定部と、
    　を具備する無線基地局装置。
  2. 　前記第一の状態へ遷移した時点からの経過時間を測定する第一のタイマーをさらに具備し、前記第一の状態において、前記第一のタイマーが満了すると前記第二の状態に遷移する、請求項１記載の無線基地局装置。
  3. 　前記第二の状態へ遷移した時点からの経過時間を測定する第二のタイマーをさらに具備し、前記第二の状態において、前記第二のタイマーが満了すると前記第三の状態に遷移する、請求項１記載の無線基地局装置。
  4. 　前記第二のタイマーの経過時間にともなって、無線信号の送信電力を上げる決定を行う送信電力決定部をさらに具備する、請求項１記載の無線基地局装置。
  5. 　前記第三の状態において自局に接続する端末装置の数を管理するカウンタをさらに具備し、前記カウンタの値が所定の値を下回った場合、前記第一の状態に遷移する、請求項１記載の無線基地局装置。
  6. 　無線信号の送信および受信を停止する第一の状態と、無線信号の送信および受信を開始する第二の状態と、あらかじめ定められた通信範囲を確保するために必要な送信電力で無線信号を送信する第三の状態とに遷移する無線基地局装置における通信制御方法であって、
    　前記第二の状態および前記第三の状態において、初期接続信号の送信タイミングを端末装置に指示するステップと、
    　前記初期接続信号の送信タイミングにおいて前記端末装置から送信された前記初期接続信号を受信するステップと、
    　前記第二の状態において、前記第三の状態よりも高頻度で前記初期接続信号の送信タイミングを設定するステップと、
    　を具備する通信制御方法。
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