WO2013151158A1 - 通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法 - Google Patents

通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法 Download PDF

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WO2013151158A1
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base station
carrier
local area
mobile terminal
area base
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PCT/JP2013/060479
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祥久 岸山
アナス ベンジャブール
和晃 武田
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株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a local area base station apparatus, a mobile terminal apparatus, and a communication method in a next generation mobile communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE advanced or LTE enhancement
  • CC Component Carrier
  • eICIC enhanced Inter-Cell Interference Coordination
  • a wireless communication system (wireless interface) is designed to support a wide area.
  • a wireless communication system wireless interface
  • it is expected to provide high-speed wireless services by short-range communication in local areas such as indoors and shopping malls.
  • the design of a new wireless communication system specialized for the local area is required so that the capacity can be secured in the local area while ensuring the coverage in the wide area.
  • the present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a communication system, a local area base station apparatus, a mobile terminal apparatus, and a communication method that can provide highly efficient local area wireless access.
  • a mobile terminal device performs wireless communication with a wide area base station device that covers a wide area by using a first carrier, and at the same time, a local area base station device that covers a local area.
  • the wide area base station apparatus communicates with the mobile terminal apparatus by allocating different frequencies to uplink and downlink with the first carrier, and performs communication with the mobile terminal apparatus.
  • the area base station apparatus communicates with the mobile terminal apparatus by dynamically switching the uplink and downlink with the second carrier every time based on the communication environment.
  • the second carrier for the local area is dynamically time-divided based on the communication environment to perform uplink / downlink communication. Therefore, a communication system suitable for a local area having a large traffic fluctuation, a local area A base station apparatus, a mobile terminal apparatus, and a communication method can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a hierarchical bandwidth configuration defined in LTE-A.
  • the example shown in FIG. 1 shows an LTE-A system having a first system band composed of a plurality of fundamental frequency blocks (hereinafter referred to as component carriers) and an LTE having a second system band composed of one component carrier.
  • component carriers fundamental frequency blocks
  • This is a hierarchical bandwidth configuration when the system coexists.
  • wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 100 MHz or less, and in the LTE system, wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 20 MHz or less.
  • the system band of the LTE-A system is at least one component carrier with the system band of the LTE system as one unit. In this way, collecting a plurality of component carriers to increase the bandwidth is called carrier aggregation.
  • a mobile terminal apparatus UE (User Equipment) # 1 is a mobile terminal apparatus compatible with the LTE-A system (also compatible with the LTE system) and can support a system band up to 100 MHz.
  • UE # 3 is a mobile terminal apparatus compatible with the LTE system (not compatible with the LTE-A system), and can support a system band up to 20 MHz (base band).
  • FIG. 2 a configuration in which an infinite number of small cells S are arranged in a macro cell is assumed.
  • the small cell S it is required to design the small cell S in consideration of the capacity with respect to the network cost.
  • the network cost include installation costs for network nodes and backhaul links, operation costs for cell planning and maintenance, power consumption on the network side, and the like.
  • the small cell S is also required to support power saving and random cell planning on the mobile terminal device side as a request other than capacity.
  • HetNet heterogeneous network
  • the small cells are arranged such that the macro cell M and the small cell S use the same carrier.
  • the small cell S is arranged such that the macro cell M and the small cell S use different carriers.
  • this second HetNet configuration since the small cell S uses a dedicated carrier, it is possible to secure capacity in the small cell S while ensuring coverage in the macro cell M. In the future (after Rel.12), this second HetNet configuration is assumed to be important.
  • the wide area (macro cell) and the local area (small cell). Since the bandwidth of a wide area is limited, frequency utilization efficiency is very important. On the other hand, since it is easy to take a wide bandwidth in the local area, if the wide bandwidth can be secured, the importance of the frequency utilization efficiency is not so high as the wide area.
  • the wide area needs to correspond to high mobility such as a car, but the local area may correspond to low mobility. Wide areas need to secure wide coverage. On the other hand, it is preferable to secure a wide coverage in the local area, but the shortage of coverage can be covered in the wide area.
  • the power difference between the upper and lower links is large and the upper and lower links are asymmetrical.
  • the power difference between the upper and lower links is small, and the upper and lower links are approaching symmetry.
  • the number of connected users per cell is large and cell planning is performed, so that traffic fluctuation is small.
  • the number of connected users per cell is small and there is a possibility that cell planning is not performed. As described above, since the optimum requirements for the local area are different from those for the wide area, it is necessary to design a radio communication system specialized for the local area.
  • the uplink / downlink traffic ratio may vary greatly depending on the number of connected mobile terminal devices, applications used, and the like. For this reason, if a local area wireless communication system can be configured to handle fluctuations in uplink and downlink traffic, more efficient communication can be realized.
  • the present inventors can flexibly cope with fluctuations in traffic on the uplink / downlink in the local area by dynamically switching the uplink / downlink with time in the local area carrier based on the communication environment. I thought it was possible.
  • the essence of the present invention is that a wide area carrier allocates different frequencies to the uplink and downlink to communicate with the mobile terminal apparatus, and the local area carrier dynamically switches the uplink and downlink with time to communicate with the mobile terminal apparatus. It is to let you.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of radio resource configurations in the wide area and the local area.
  • an existing carrier type (Legacy carrier type) is set in the wide area.
  • an additional carrier type that is not compatible with existing component carriers is set. Note that the additional carrier type may be referred to as an extension carrier.
  • the existing carrier type is assumed to be used in PCell (Primary Cell), and frequency division duplex (FDD) that performs uplink / downlink communication at different frequencies (pair bands). Applies. For this reason, the existing carrier type may be called an FDD carrier. FDD can always ensure a transmittable period in uplink and downlink.
  • PCell Primary Cell
  • FDD frequency division duplex
  • the additional carrier type is mainly assumed to be used in SCell (Secondary Cell), and Time Division Duplexing (TDD) in which uplink and downlink communications are separated by time is applied.
  • the additional carrier type may be called a TDD carrier.
  • TDD carrier As shown in FIG. 5, at the timing when downlink communication is performed by the TDD carrier, uplink communication is not performed by the TDD carrier, and at timing when uplink communication is performed by the TDD carrier, the downlink communication is performed by the TDD carrier. There is no communication. Switching between the uplink and the downlink in the TDD carrier is performed in consideration of the communication environment of the system based on the traffic in the surrounding local area, the feedback information from the mobile terminal apparatus, the wide area control information, and the like.
  • uplink and downlink communication is performed using different frequency bands with the FDD carrier in the wide area.
  • simultaneous downlink communication is supported by the FDD carrier and the TDD carrier, and downlink carrier aggregation can be realized.
  • the downlink communication speed can be increased.
  • downlink communication may be performed using only a TDD carrier.
  • the type of downlink traffic transmitted by the FDD carrier from the base station apparatus in the wide area and the type of downlink traffic transmitted by the TDD carrier from the base station apparatus in the local area may be distinguished. good.
  • control signals such as downlink control signal (PDCCH), broadcast signal (PBHC), higher layer signaling (for example, RRC signaling) are transmitted on the FDD carrier, and user data is transmitted on the TDD carrier.
  • PBHC broadcast signal
  • RRC signaling for example, RRC signaling
  • the type of traffic transmitted on each carrier is not limited to this.
  • the carrier aggregation is not used in the uplink, and the uplink frequency resource is switched between the FDD carrier and the TDD carrier.
  • the uplink frequency resource is switched between the FDD carrier and the TDD carrier.
  • the local area base station apparatus is made independent from the base station apparatus (wide area base station apparatus) constituting the wide area. In such a configuration, there is no need to feed back to the local area base station apparatus via the wide area base station apparatus. Thereby, communication efficiency can be improved.
  • an uplink control channel for transmitting feedback information can be periodically allocated so as to avoid simultaneous transmission between the FDD carrier and the TDD carrier.
  • the uplink control channel can be transmitted on the uplink of the TDD carrier at the timing not transmitted on the uplink of the FDD carrier. Further, it is preferable that the uplink control channel is dynamically allocated.
  • Examples of feedback information transmitted on the uplink of the TDD carrier include downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator) and ACK / NACK. However, the feedback information is not limited to this.
  • the wireless communication system for the local area is preferably configured so that no transmission is performed when there is no traffic. For this reason, as shown in FIG. 6, the UE-specific design is assumed as much as possible for the wireless communication system for the local area. Therefore, the wireless communication system for the local area does not use PSS / SSS (Primary Synchronization Signal / Secondary Synchronization Signal), CRS (Cell-specific Reference Signal), PDCCH (Physical Downlink Control Channel), etc. in LTE, ePDCCH ( Designed based on enhanced Physical Downlink Control Channel) and DM-RS (Demodulation-Reference Signal).
  • PSS / SSS Primary Synchronization Signal / Secondary Synchronization Signal
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • ePDCCH Designed based on enhanced Physical Downlink Control Channel
  • DM-RS Demodulation-Reference Signal
  • ePDCCH uses a predetermined frequency band in the PDSCH region (data signal region) as the PDCCH region (control signal region).
  • the ePDCCH allocated to the PDSCH region is demodulated using DM-RS.
  • ePDCCH may be referred to as FDM type PDCCH or UE-PDCCH.
  • TDD carrier is used in the wireless communication system for the local area.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • ePDCCH, DM-RS, etc. are described as UE-specific L1 / L2 signals.
  • the mobile terminal apparatus recognizes the reception timing of the synchronization signal from each local area based on the control information from the wide area, and measures the reception signal power of each local area at this reception timing. An appropriate local area (transmission point) is assigned to the mobile terminal apparatus according to the received signal power of the synchronization signal.
  • the synchronization signal for the local area is referred to as Discovery Signal.
  • an uplink channel defined for the discovery signal measurement result report is referred to as DACH (Direct Access Channel).
  • the Discovery Signal may be called PDCH (Physical Discovery Channel), BS (Beacon Signal), DPS (Discovery Pilot Signal), for example.
  • the name of DACH is not particularly limited.
  • the wireless communication method may be called a wireless interface or a wireless interface method.
  • the wide area may be a macro cell, a sector, or the like.
  • the local area may be a small cell, a pico cell, a nano cell, a femto cell, a micro cell, or the like, and may be provided not only indoors but also outdoors.
  • the Discovery Signal is transmitted in a long cycle so that the number of measurements of the mobile terminal device can be reduced and battery saving can be performed.
  • radio resources are allocated to uplink DACH with relatively high frequency (short cycle). With this high-frequency DACH, a connection is quickly established in the uplink when traffic occurs in the mobile terminal device.
  • connection sequence a configuration (see FIG. 9) in which a plurality of local areas are arranged in the wide area is illustrated.
  • the wide area base station apparatus 20 and each local area base station apparatus 30 are connected by a backhaul link or the like (for example, X2 interface), and the mobile terminal apparatus 10 is connected to the wide area and each local area base station 30.
  • Wireless signals can be received from the area.
  • each local area base station device 30 receives control information for Discovery Signal transmission from the wide area base station device 20 via the backhaul link, and periodically transmits the Discovery Signal (step S01).
  • the control information for Discovery Signal transmission includes radio resource information, signal sequence information, and the like for transmitting the Discovery Signal to the mobile terminal apparatus 10.
  • the Discovery Signal signal series is set for each local area, and the local area is identified by this signal series.
  • the mobile terminal apparatus 10 receives control information for Discovery Signal reception, control information for DACH transmission, and control information for ePDCCH reception from the wide area base station apparatus 20 in the idle state (step S02). That is, the mobile terminal apparatus 10 receives each control information on the downlink of the FDD carrier.
  • the control information for receiving Discovery Signal includes radio resource information, signal sequence information, and the like for receiving Discovery Signal from each local area base station apparatus 30.
  • the control information for DACH transmission includes radio resource information for transmitting to the local area base station apparatus 30 via the DACH, DM-RS sequence information, and the like.
  • the control information for ePDCCH reception includes radio resource information, DM-RS sequence information, and the like for receiving ePDCCH from the local area base station apparatus 30.
  • the mobile terminal device 10 is ready to receive the Discovery Signal based on the control information for Discovery Signal reception received from the wide area base station device 20.
  • the mobile terminal apparatus 10 receives the Discovery Signal from each local area base station apparatus 30 in the idle state, and periodically measures the received signal power from each local area base station apparatus 30 (step S03). That is, the mobile terminal apparatus 10 receives the Discovery Signal transmitted on the downlink of the TDD carrier and measures the received signal power. Then, when the mobile terminal device 10 generates traffic, the mobile terminal device 10 shifts from the idle state to the active state.
  • the measurement signal and the user ID of the Discovery Signal for the top several stations of the plurality of local area base station devices 30 to the local area base station device 30 from the mobile terminal device 10 are DACH.
  • Step S04 the nearest local area base station apparatus 30 receives the DACH on the uplink of the TDD carrier.
  • the mobile terminal apparatus 10 is prepared for transmission using the DACH in advance by the control information for DACH transmission received from the wide area base station apparatus 20 in step S02.
  • the mobile terminal apparatus 10 may determine the nearest local area base station apparatus 30 based on the magnitude of the received signal power of the Discovery Signal (for example, the highest level).
  • the user ID may be an ID (for example, RACH-ID) randomly selected by the mobile terminal apparatus 10.
  • the most recent local area base station apparatus 30 transfers the Discovery Signal measurement results and user IDs for the top several stations received from the mobile terminal apparatus 10 to the wide area base station apparatus 20 (step S05).
  • the wide area base station apparatus 20 assigns an appropriate local area base station apparatus to the mobile terminal apparatus 10 based on the Discovery Signal measurement results for the top several stations, and assigns the initial downlink transmission power to the local area base station apparatus 30.
  • Set step S06.
  • the wide area base station apparatus 20 assigns the local area base station apparatus 30 to the mobile terminal apparatus 10 by adjusting the load balance between the local areas. Therefore, the local area base station device 30 having the highest received signal power is not necessarily assigned to the mobile terminal device 10.
  • the wide area base station apparatus 20 may be configured to allocate a plurality of local area base station apparatuses 30 to the mobile terminal apparatus 10 and transmit CoMP (Coordinated Multiple Point).
  • downlink control signals are transmitted from the allocated local area base station apparatus 30 through the control channel (ePDCCH) and user data are transmitted through the data channel (PDSCH) to the mobile terminal apparatus 10 (step S07). That is, the mobile terminal apparatus 10 receives the control channel and the data channel on the downlink of the TDD carrier. Also, the mobile terminal apparatus 10 is prepared for reception using ePDCCH in advance by the ePDCCH reception control information received from the wide area base station apparatus 20 in step S02.
  • the uplink / downlink communication using the TDD carrier is performed between the mobile terminal apparatus 10 and the local area base station apparatus 30.
  • the transmission time interval (TTI: Transmission Time Interval) of the uplink and downlink is determined by the scheduler of the local area base station apparatus 30 based on the traffic in the surrounding local area, feedback information from the mobile terminal apparatus, wide area control information, and the like. Controlled.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a system configuration of the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless communication system shown in FIG. 9 is a system including, for example, an LTE system or SUPER 3G.
  • This wireless communication system supports carrier aggregation in which a plurality of basic frequency blocks having the system band of the LTE system as one unit are integrated.
  • this wireless communication system may be called IMT-Advanced, or may be called 4G, FRA (Future Radio Access).
  • the radio communication system 1 includes a wide area base station apparatus 20 that covers a wide area C1, and a plurality of local area base station apparatuses 30 that cover a plurality of local areas C2 provided in the wide area C1. And. A large number of mobile terminal apparatuses 10 are arranged in the wide area C1 and each local area C2.
  • the mobile terminal apparatus 10 is compatible with the wide area and local area wireless communication systems, and is configured to be able to perform wireless communication with the wide area base station apparatus 20 and the local area base station apparatus 30.
  • the mobile terminal apparatus 10 and the wide area base station apparatus 20 communicate using a wide area frequency (for example, a low frequency band).
  • the mobile terminal apparatus 10 and the local area base station apparatus 30 communicate using a local area frequency (for example, a high frequency band).
  • the wide area base station apparatus 20 and each local area base station apparatus 30 are wired or wirelessly connected.
  • the wide area base station apparatus 20 and each local area base station apparatus 30 are connected to an upper station apparatus (not shown), and are connected to the core network 50 via the upper station apparatus.
  • the upper station apparatus includes, for example, an access gateway apparatus, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • the local area base station device 30 may be connected to the higher station device via the wide area base station device 20.
  • each mobile terminal apparatus 10 includes an LTE terminal and an LTE-A terminal, but the following description will be given as a mobile terminal apparatus unless otherwise specified.
  • the wireless communication with the wide area base station apparatus 20 and the local area base station apparatus 30 is a mobile terminal apparatus, but more generally includes a mobile terminal apparatus and a fixed terminal apparatus.
  • User equipment UE: User Equipment
  • the local area base station device 30 and the wide area base station device 20 may be referred to as wide area and local area transmission points.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single carrier transmission method that reduces interference between terminals by dividing a system band into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals using different bands. .
  • the downlink communication channel has PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each mobile terminal apparatus 10 and downlink L1 / L2 control channels (PDCCH, PCFICH, PHICH).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
  • HARQ ACK / NACK for PUSCH is transmitted by PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).
  • the uplink communication channel has PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each mobile terminal apparatus 10 and PUCCH (Physical Uplink Control Channel) as an uplink control channel. User data and higher control information are transmitted by this PUSCH. Also, downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator), ACK / NACK, and the like are transmitted by PUCCH.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the mobile terminal apparatus 10 includes a format selection unit 101, an uplink signal generation unit 102, an uplink signal multiplexing unit 103, baseband transmission signal processing units 104 and 105, and transmission RF circuits 106 and 107 as transmission processing units. .
  • the format selection unit 101 selects a wide area transmission format and a local area transmission format.
  • the uplink signal generation unit 102 generates an uplink data signal and a reference signal. In the case of a wide area transmission format, the uplink signal generation unit 102 generates an uplink data signal and a reference signal for the wide area base station apparatus 20. Further, in the case of the transmission format for the local area, the uplink signal generation unit 102 generates an uplink data signal and a reference signal for the local area base station apparatus 30.
  • the uplink signal multiplexing unit 103 multiplexes uplink transmission data and a reference signal.
  • the uplink signal for the wide area base station apparatus 20 is input to the baseband transmission signal processing unit 104 and subjected to digital signal processing. For example, in the case of an OFDM uplink signal, an inverse fast Fourier transform (IFFT) is converted from a frequency domain signal to a time-series signal, and a cyclic prefix is inserted.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the upstream signal passes through the transmission RF circuit 106 and is transmitted from the wide-area transmission / reception antenna 110 via the duplexer 108 provided between the transmission system and the reception system. In the transmission / reception system for the wide area, simultaneous transmission / reception is possible by the duplexer 108.
  • the uplink signal for the local area base station apparatus 30 is input to the baseband transmission signal processing unit 105 and subjected to digital signal processing. For example, in the case of an OFDM uplink signal, an inverse fast Fourier transform (IFFT) is converted from a frequency domain signal to a time-series signal, and a cyclic prefix is inserted. Then, the upstream signal passes through the transmission RF circuit 107 and is transmitted from the wide-area transmission / reception antenna 111 via the changeover switch 109 provided between the transmission system and the reception system. In the local area transmission / reception system, transmission / reception is switched by the selector switch 109.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • transmission / reception antennas 110 and 111 are switched and transmitted at different timings.
  • the mobile terminal apparatus 10 includes reception RF circuits 112 and 113, baseband reception signal processing units 114 and 115, a wide area control information reception unit 116, a discovery signal reception unit 117, and a discovery signal measurement unit as reception processing units. 118, and downlink signal demodulation / decoding sections 119 and 120.
  • the downlink signal from the wide area base station apparatus 20 is received by the wide area transmission / reception antenna 110.
  • This downstream signal is input to the baseband reception signal processing unit 114 via the duplexer 108 and the reception RF circuit 112, and is subjected to digital signal processing.
  • the cyclic prefix is removed and converted from a time-series signal to a frequency domain signal by fast Fourier transform (FFT).
  • FFT fast Fourier transform
  • the wide area control information receiving unit 116 receives wide area control information from a wide area downlink signal.
  • Discovery Signal reception control information, DACH transmission control information, and ePDCCH reception control information are received as wide area control information.
  • the wide area control information reception unit 116 outputs control information for Discovery Signal reception to the Discovery Signal reception unit 117, outputs control information for DACH transmission to the Discovery Signal measurement unit 118, and downloads control information for ePDCCH reception.
  • the signal is output to the signal demodulation / decoding unit 120.
  • the wide area control information is received by broadcast information or RRC signaling (higher layer signaling), for example.
  • the wide area downlink data signal is input to the downlink signal demodulation / decoding section 119, and is decoded (descrambled) and demodulated by the downlink signal demodulation / decoding section 119.
  • the downlink signal from the local area base station apparatus 30 is received by the local area transmission / reception antenna 111.
  • the downstream signal is input to the baseband reception signal processing unit 115 via the changeover switch 109 and the reception RF circuit 113, and is subjected to digital signal processing.
  • the cyclic prefix is removed and converted from a time-series signal to a frequency domain signal by fast Fourier transform (FFT).
  • FFT fast Fourier transform
  • the Discovery Signal receiving unit 117 receives the Discovery Signal from the local area base station apparatus 30 based on the control information for Discovery Signal reception input from the wide area control information receiving unit 116.
  • the control information for receiving Discovery Signal includes radio resource information, signal sequence information, and the like for receiving Discovery Signal from each local area base station apparatus 30.
  • the radio resource information includes, for example, a Discovery Signal transmission interval, a frequency position, a code, and the like.
  • the Discovery Signal measuring unit 118 periodically measures the received signal power of the Discovery Signal received by the Discovery Signal receiving unit 117.
  • the Discovery Signal measurement unit 118 transmits the top several stations (for example, the top three stations) with high received signal power among the Discovery Signals from each local area base station device 30 to the local area base station device 30 using the DACH as a measurement result.
  • the Discovery Signal measuring unit 118 specifies the local area of the transmission destination based on the Discovery Signal signal sequence.
  • the control information for DACH transmission includes radio resource information for transmitting to the local area base station apparatus 30 via the DACH, DM-RS sequence information, and the like.
  • the radio resource information includes, for example, a DACH transmission interval, a frequency position, a code, and the like.
  • the downlink data signal for the local area is input to the downlink signal demodulation / decoding unit 120, and is decoded (descrambled) and demodulated by the downlink signal demodulation / decoding unit 120. Further, the downlink signal demodulation / decoding section 120 decodes (descrambles) and demodulates the local area downlink control signal (ePDCCH) based on the ePDCCH reception control information input from the wide area control information receiving section 116. To do.
  • the control information for ePDCCH reception includes radio resource information, DM-RS sequence information, and the like for receiving ePDCCH from the local area base station apparatus 30.
  • the radio resource information includes, for example, an ePDCCH transmission interval, a frequency position, a code (code), and the like.
  • the downlink signals for the wide area and the local area may be received simultaneously from the transmission / reception antennas 110 and 111, or may be received separately by switching the transmission / reception antennas 110 and 111.
  • the mobile terminal apparatus 10 includes a transmission / reception timing control unit 121 that controls operations of the baseband transmission signal processing units 104 and 105 and the baseband reception signal processing units 114 and 115.
  • the transmission / reception timing control unit 121 controls uplink / downlink communication timing based on scheduling information from the wide area base station apparatus 20 and the local area base station apparatus 30.
  • the transmission / reception timing control unit 121 dynamically controls the transmission time interval (TTI) of the uplink and downlink of the local area (TDD carrier). This control is performed based on the communication environment.
  • TTI transmission time interval
  • the transmission / reception timing control unit 121 operates the baseband reception signal processing unit 115 and stops the baseband transmission signal processing unit 105.
  • transmission / reception may be performed using an FDD carrier for a wide area, only transmission may be performed, or only reception may be performed.
  • downlink carrier aggregation may be performed between the FDD carrier and the TDD carrier.
  • the transmission / reception timing control unit 121 operates the baseband transmission signal processing unit 105 and stops the baseband reception signal processing unit 115. Let At this time, the uplink is not transmitted in the wide area FDD carrier. That is, the transmission / reception timing control unit 121 stops the baseband transmission signal processing unit 104. Thus, since the baseband transmission signal processing unit 104 is stopped at the timing when the baseband transmission signal processing unit 105 is operated, uplink carrier aggregation is not performed between the FDD carrier and the TDD carrier. Downlink reception is possible with the FDD carrier.
  • the wide area base station apparatus 20 includes a wide area control information generation unit 201, a downlink signal generation unit 202, a downlink signal multiplexing unit 203, a baseband transmission signal processing unit 204, and a transmission RF circuit 205 as a processing unit of the transmission system. Yes.
  • the wide area control information generation unit 201 generates, as wide area control information, control information for Discovery Signal transmission, control information for Discovery Signal reception, control information for DACH transmission, and control information for ePDCCH reception.
  • the wide area control information generation unit 201 outputs control information for Discovery Signal transmission to the transmission path interface 211, and downlink signal multiplexes the control information for Discovery Signal reception, the control information for DACH transmission, and the control information for ePDCCH reception
  • the data is output to the unit 203.
  • the control information for Discovery Signal transmission is transmitted to the local area base station device 30 via the transmission path interface 211.
  • control information for Discovery Signal reception, control information for DACH transmission, and control information for ePDCCH reception are transmitted to mobile terminal apparatus 10 via downlink signal multiplexing section 203.
  • the downlink signal generation unit 202 generates a downlink data signal and a reference signal.
  • the downlink signal multiplexing unit 203 multiplexes the wide area control information, the downlink data signal, and the reference signal.
  • the downlink signal for the mobile terminal apparatus 10 is input to the baseband transmission signal processing unit 204 and subjected to digital signal processing. For example, in the case of an OFDM downlink signal, an inverse fast Fourier transform (IFFT) is converted from a frequency domain signal to a time-series signal, and a cyclic prefix is inserted.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the downlink signal is transmitted from the transmission / reception antenna 207 through the transmission RF circuit 205 and the duplexer 206 provided between the transmission system and the reception system.
  • the wide area base station apparatus 20 includes a reception RF circuit 208, a baseband reception signal processing unit 209, an uplink signal demodulation / decoding unit 210, a measurement result reception unit 212, a local area allocation unit 213, as a reception system processing unit.
  • An initial transmission power determination unit 214 is provided.
  • the uplink signal from the mobile terminal apparatus 10 is received by the transmission / reception antenna 207 and input to the baseband reception signal processing unit 209 via the duplexer 206 and the reception RF circuit 208.
  • the baseband received signal processing unit 209 performs digital signal processing on the upstream signal. For example, in the case of an OFDM uplink signal, the cyclic prefix is removed, and the signal is converted from a time-series signal to a frequency-domain signal by Fast Fourier Transform (FFT).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the uplink data signal is input to the uplink signal demodulation / decoding unit 210, and is decoded (descrambled) and demodulated by the uplink signal demodulation / decoding unit 210.
  • the measurement result receiving unit 212 receives the measurement result and user ID of the Discovery Signal transferred from the local area base station device 30 via the transmission path interface 211.
  • the measurement result receiving unit 212 outputs the Discovery Signal measurement result and the user ID to the local area allocation unit 213.
  • the local area allocation unit 213 allocates an appropriate local area base station apparatus 30 to the mobile terminal apparatus 10 based on the received signal power and user IDs for the top several stations indicated in the measurement result of Discovery Signal. At this time, the local area allocation unit 213 performs allocation by adjusting the load balance between the local areas.
  • the initial transmission power determination unit 214 determines initial transmission power (ePDCCH / PDSCH) for the local area base station apparatus 30 allocated to the mobile terminal apparatus 10.
  • the initial transmission power determination unit 214 transmits the initial transmission power instruction information to the local area base station device 30 via the transmission path interface 211.
  • the wide area base station apparatus 20 includes a baseband transmission signal processing unit 204 and a transmission / reception timing control unit 215 that controls operations of the baseband reception signal processing unit 209.
  • the transmission / reception timing control unit 215 controls uplink / downlink communication timing based on scheduling information of a scheduler (not shown) of the wide area base station apparatus 20.
  • the local area base station apparatus 30 includes an initial transmission power setting unit 301 and a wide area control information receiving unit 302.
  • the local area base station apparatus 30 includes a downlink signal generation unit 303, a discovery signal generation unit 304, a downlink signal multiplexing unit 305, a baseband transmission signal processing unit 306, and a transmission RF circuit 307 as a processing unit of the transmission system. Yes.
  • the initial transmission power setting unit 301 receives the initial transmission power instruction information from the wide area base station apparatus 20 via the transmission path interface 314.
  • the initial transmission power setting unit 301 sets the initial transmission power of the downlink data signal (PDSCH) and the downlink control signal (ePDCCH) based on the initial transmission power instruction information.
  • the wide area control information receiving unit 302 receives wide area control information from the wide area base station apparatus 20 via the transmission path interface 314. Here, the control information for Discovery Signal transmission is received as the wide area control information.
  • the wide area control information receiving unit 302 outputs control information for Discovery Signal transmission to the Discovery Signal generating unit 304.
  • the downlink signal generation unit 303 generates a downlink data signal (PDSCH), a reference signal, and a downlink control signal (ePDCCH).
  • PDSCH downlink data signal
  • ePDCCH downlink control signal
  • the Discovery Signal generating unit 304 generates a Discovery Signal from the local area base station apparatus 30 based on the control information for Discovery Signal transmission input from the wide area control information receiving unit 302.
  • the control information for Discovery Signal transmission includes radio resource information, signal sequence information, and the like for transmitting the Discovery Signal to the mobile terminal apparatus 10.
  • the radio resource information includes, for example, a Discovery Signal transmission interval, a frequency position, a code, and the like.
  • the downlink signal multiplexing unit 305 multiplexes downlink transmission data, a reference signal, and a downlink control signal.
  • the downlink signal for the mobile terminal apparatus 10 is input to the baseband transmission signal processing unit 306 and subjected to digital signal processing.
  • digital signal processing For example, in the case of an OFDM downlink signal, an inverse fast Fourier transform (IFFT) is converted from a frequency domain signal to a time-series signal, and a cyclic prefix is inserted.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the downstream signal passes through the transmission RF circuit 307 and is transmitted from the transmission / reception antenna 309 via the changeover switch 308 provided between the transmission system and the reception system.
  • the local area base station apparatus 30 includes a reception RF circuit 310, a baseband reception signal processing unit 311, an uplink signal demodulation / decoding unit 312, and a measurement result reception unit 313 as a processing unit of the reception system.
  • the uplink signal from the mobile terminal apparatus 10 is received by the local area transmission / reception antenna 309 and input to the baseband reception signal processing unit 311 via the changeover switch 308 and the reception RF circuit 310.
  • the baseband received signal processing unit 311 performs digital signal processing on the upstream signal. For example, in the case of an OFDM uplink signal, the cyclic prefix is removed, and the signal is converted from a time-series signal to a frequency-domain signal by Fast Fourier Transform (FFT).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the uplink data signal is input to the uplink signal demodulation / decoding unit 312, and is decoded (descrambled) and demodulated by the uplink signal demodulation / decoding unit 312.
  • the measurement result receiving unit 313 receives the measurement result of the Discovery Signal from the upstream signal.
  • the measurement result receiving unit 313 transfers the Discovery Signal measurement result to the wide area base station apparatus 20 via the transmission path interface 314, for example.
  • the local area base station apparatus 30 includes a baseband transmission signal processing unit 306 and a transmission / reception timing control unit 315 that controls operations of the baseband reception signal processing unit 311.
  • the transmission / reception timing control unit 315 controls uplink / downlink communication timing based on scheduling information of a scheduler (not shown) of the local area base station apparatus 30.
  • the scheduling unit performs scheduling so as to switch the uplink and downlink of the TDD carrier based on the communication environment, and notifies the transmission / reception timing control unit 315 of the scheduling.
  • the communication environment is notified from the surrounding local area base station device 30 via the wide area base station device 20, the traffic in the surrounding local area, the feedback information from the mobile terminal device 10, and the wide area base station device 20. It is estimated based on control information.
  • the transmission / reception timing control unit 315 operates the baseband transmission signal processing unit 306 based on the scheduling information, and the baseband reception signal processing unit 311 Stop. That is, at the timing when the TDD carrier is used for the downlink, the TDD carrier is not used for the uplink.
  • downlink carrier aggregation may be performed between the FDD carrier in the wide area and the TDD carrier in the local area.
  • the transmission / reception timing control unit 315 operates the baseband reception signal processing unit 311 based on the scheduling information, and the baseband transmission signal processing unit 306 Stop. That is, at the timing when the TDD carrier is used for the uplink, the TDD carrier is not used for the downlink. Further, uplink carrier aggregation is not performed between the FDD carrier in the wide area and the TDD carrier in the local area.
  • the use of a TDD carrier in the local area enables dynamic switching between the upper and lower links according to the communication environment, so that communication suitable for the local area is possible. Can be realized. Moreover, since simultaneous transmission from the mobile terminal device 10 to the wide area base station device 20 and the local area base station device 30 is avoided, it is possible to prevent complication of transmission control in the mobile terminal device and 10 transmission power can be prevented from decreasing.
  • the wireless communication system 1 according to the present embodiment uses an FDD carrier that is an existing carrier type in a wide area and uses a TDD carrier that is an additional carrier type in a local area. Efficient communication can be realized.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
  • the number of carriers, the carrier bandwidth, the signaling method, the type of additional carrier type, the number of processing units, and the processing procedure in the above description can be changed as appropriate. It is. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

　高効率なローカルエリア無線アクセスを提供できる通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法を提供すること。移動端末装置が、ワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する通信システムであって、ワイドエリア基地局装置は、第１のキャリアで上下リンクに異なる周波数を割り当てて移動端末装置と通信し、ローカルエリア基地局装置は、通信環境に基づいて、第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて移動端末装置と通信する。

Description

通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおける通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long　Term　Evolution）が検討されている（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用いている。
　また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ－Ａ」という））。ＬＴＥ－Ａ（Rel-10）においては、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする複数のコンポーネントキャリア（CC:　Component　Carrier）を束ねて広帯域化するキャリアアグリゲーションが用いられる。また、ＬＴＥ－Ａでは、干渉コーディネーション技術（eICIC:　enhanced　Inter-Cell　Interference　Coordination）を用いたＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）構成が検討されている。
　ところで、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＬＴＥ（Rel.8）、ＬＴＥの後継システム（例えば、Rel.9、Rel.10）等のセルラシステムでは、ワイドエリアをサポートするように無線通信方式（無線インタフェース）が設計されている。今後は、このようなセルラ環境に加えて、インドア、ショッピングモール等のローカルエリアでの近距離通信による高速無線サービスを提供することが想定される。このため、ワイドエリアでカバレッジを確保しつつ、ローカルエリアでキャパシティを確保できるように、ローカルエリアに特化した新たな無線通信方式の設計が求められている。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高効率なローカルエリア無線アクセスを提供できる通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の通信システムは、移動端末装置が、ワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する通信システムであって、前記ワイドエリア基地局装置は、前記第１のキャリアで上下リンクに異なる周波数を割り当てて前記移動端末装置と通信し、前記ローカルエリア基地局装置は、通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記移動端末装置と通信することを特徴とする。
　本発明によれば、ローカルエリア用の第２のキャリアを通信環境に基づいて動的に時分割して上下リンクの通信を行うので、トラヒックの変動が大きいローカルエリアに適した通信システム、ローカルエリア基地局装置、移動端末装置、及び通信方法を実現できる。
ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域の説明図である。 マクロセル内に多数のスモールセルを配置した構成を示す図である。 ２種類のHeterogeneous　Network構成を示す図である。 ワイドエリアとローカルエリアとの相違点を示すテーブルである。 ワイドエリア及びローカルエリアの無線リソース構成の例を示す図である。 ローカルエリアの無線通信方式の例を示す図である。 ＤＡＣＨの配置構成の例を示す図である。 ローカルエリアの接続シーケンスの例を示す図である。 無線通信システムのシステム構成の説明図である。 移動端末装置の全体構成図である。 ワイドエリア基地局装置の全体構成図である。 ローカルエリア基地局装置の全体構成図である。
　図１は、ＬＴＥ－Ａで定められた階層型帯域幅構成を示す図である。図１に示す例は、複数の基本周波数ブロック（以下、コンポーネントキャリアとする）で構成される第１システム帯域を持つＬＴＥ－Ａシステムと、１コンポーネントキャリアで構成される第２システム帯域を持つＬＴＥシステムとが併存する場合の階層型帯域幅構成である。ＬＴＥ－Ａシステムにおいては、例えば、１００ＭＨｚ以下の可変システム帯域幅で無線通信し、ＬＴＥシステムでは、２０ＭＨｚ以下の可変システム帯域幅で無線通信する。ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする少なくとも１つのコンポーネントキャリアとなっている。このように、複数のコンポーネントキャリアを集めて広帯域化することをキャリアアグリゲーションという。
　例えば、図１においては、ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域（ベース帯域：２０ＭＨｚ）を１つのコンポーネントキャリアとする５つのコンポーネントキャリアの帯域を含むシステム帯域（２０ＭＨｚ×５＝１００ＭＨｚ）となっている。図１においては、移動端末装置ＵＥ（User　Equipment）＃１は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、１００ＭＨｚまでのシステム帯域に対応可能である。ＵＥ＃２は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、４０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ×２＝４０ＭＨｚ）までのシステム帯域に対応可能である。ＵＥ＃３は、ＬＴＥシステム対応（ＬＴＥ－Ａシステムには対応せず）の移動端末装置であり、２０ＭＨｚ（ベース帯域）までのシステム帯域に対応可能である。
　ところで将来のシステムでは、図２に示すように、マクロセル内に無数のスモールセルＳを配置する構成が想定される。この場合、ネットワークコストに対するキャパシティを考慮して、スモールセルＳを設計することが求められている。ネットワークコストとしては、例えば、ネットワークノードやバックホールリンク等の設置コスト、セルプランニングや保守対応等のオペレーションコスト、ネットワーク側の消費電力等が挙げられる。またスモールセルＳには、キャパシティ以外の要求として、移動端末装置側の省消費電力化やランダムセルプランニングのサポートが求められている。
　マクロセル内にスモールセルＳを配置する場合、図３Ａ、Ｂに示すように２種類のHeterogeneous　Network（以下、ＨｅｔＮｅｔと称する）構成が考えられる。図３Ａに示す第１のＨｅｔＮｅｔ構成では、マクロセルＭとスモールセルＳとが同一のキャリアを用いるようにスモールセルが配置される。図３Ｂに示す第２のＨｅｔＮｅｔ構成では、マクロセルＭとスモールセルＳとが異なるキャリアを用いるようにスモールセルＳが配置される。第２のＨｅｔＮｅｔ構成では、スモールセルＳが専用のキャリアを用いるので、マクロセルＭでカバレッジを確保しつつ、スモールセルＳでキャパシティを確保できる。今後（Rel.12以降）は、この第２のＨｅｔＮｅｔ構成が重要になると想定される。
　図４に示すように、第２のＨｅｔＮｅｔ構成にはワイドエリア（マクロセル）とローカルエリア（スモールセル）との間で要求の違いや構成の相違点が考えられる。ワイドエリアは帯域幅が限定されるため、周波数利用効率が非常に重要である。これに対して、ローカルエリアは帯域幅を広く取り易いので、広い帯域幅を確保できればワイドエリアほど周波数利用効率の重要性は高くない。ワイドエリアは車等の高いモビリティにも対応する必要があるが、ローカルエリアは低いモビリティに対応すればよい。ワイドエリアはカバレッジを広く確保する必要がある。一方で、ローカルエリアはカバレッジを広く確保することが好ましいが、カバレッジの不足分はワイドエリアでカバー可能である。
　また、ワイドエリアは上下リンクの電力差が大きく、上下リンクが非対称になっているが、ローカルエリアは上下リンクの電力差が小さく、上下リンクが対称に近付けられている。さらに、ワイドエリアは、セル当たりの接続ユーザ数が多く、セルプランニングもされているため、トラヒックの変動が小さい。これに対し、ローカルエリアでは、セル当たりの接続ユーザ数が少なく、セルプランニングがされていない可能性もあるので、トラヒックの変動が大きい。このように、ローカルエリアは、ワイドエリアと最適な要求条件が異なっているので、ローカルエリアに特化した無線通信方式を設計する必要がある。
　例えば、ローカルエリアのトラヒックに着目すると、上下リンクのトラヒックの比率は、接続される移動端末装置の数や利用されるアプリケーション等により大きく変動する可能性がある。このため、上下リンクのトラヒックの変動に対応できるようにローカルエリア用の無線通信方式を構成できれば、より効率的な通信を実現できる。この課題に対し、本発明者らは、通信環境に基づいて、ローカルエリアのキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えるようにすれば、ローカルエリアにおける上下リンクのトラヒックの変動に柔軟に対応できると考えた。すなわち、本発明の骨子は、ワイドエリアのキャリアで上下リンクに異なる周波数を割り当てて移動端末装置と通信させると共に、ローカルエリアのキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて移動端末装置と通信させることである。
　以下、図５を参照して、新たな無線通信方式について説明する。図５は、ワイドエリア及びローカルエリアの無線リソース構成の例を示す図である。図５に示すように、ワイドエリアには、既存のキャリアタイプ（Legacy　carrier　type）が設定されている。また、ローカルエリアには、既存のコンポーネントキャリアと互換性を有さない追加キャリアタイプ（Additional　carrier　type）が設定されている。なお、追加キャリアタイプは、拡張キャリア（extension　carrier）と呼ばれてもよい。
　図５に示すように、既存キャリアタイプは、ＰＣｅｌｌ（Primary　Cell）での使用が想定されており、上下リンクの通信を異なる周波数（ペアバンド）で行う周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency　Division　Duplexing）が適用される。このため、既存キャリアタイプは、ＦＤＤキャリア（FDD　carrier）と呼ばれても良い。ＦＤＤは、上りリンク及び下りリンクで送信可能期間を常に確保できる。
　追加キャリアタイプは、主にＳＣｅｌｌ（Secondary　Cell）での使用が想定されており、上下リンクの通信を時間で分離して行う時分割複信（ＴＤＤ：Time　Division　Duplexing）が適用される。追加キャリアタイプは、ＴＤＤキャリア（TDD　carrier）と呼ばれても良い。図５に示すように、ＴＤＤキャリアで下りリンクの通信が行われるタイミングでは、ＴＤＤキャリアで上りリンクの通信は行われず、ＴＤＤキャリアで上りリンクの通信が行われるタイミングでは、ＴＤＤキャリアで下りリンクの通信は行われない。ＴＤＤキャリアにおける上りリンクと下りリンクとの切り替えは、周辺のローカルエリアのトラヒック、移動端末装置からのフィードバック情報、ワイドエリアの制御情報などに基づいて、システムの通信環境を考慮して行われる。
　図５に例示されるように、ローカルエリアのＴＤＤキャリアで下りリンクの通信が行われるタイミングでは、ワイドエリアのＦＤＤキャリアで異なる周波数帯域を用いて上下リンクの通信が行われている。このように、ＦＤＤキャリア及びＴＤＤキャリアで下りリンクの同時通信（移動端末装置の同時受信）がサポートされており、下りリンクのキャリアアグリゲーションが実現可能になっている。キャリアアグリゲーションを用いて下りリンクの通信を行うことで、下りリンクの通信速度を高めることができる。ただし、必ずしもキャリアアグリゲーションを用いて下りリンクの通信を行う必要はなく、例えば、ＴＤＤキャリアのみを用いて下りリンクの通信を行うようにしても良い。
　ここで、ワイドエリアの基地局装置からＦＤＤキャリアで送信される下りリンクのトラヒックのタイプと、ローカルエリアの基地局装置からＴＤＤキャリアで送信される下りリンクのトラヒックのタイプとは区分されていても良い。例えば、ＦＤＤキャリアで、下り制御信号（ＰＤＣＣＨ）、報知信号（ＰＢＨＣ）、ハイヤーレイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）等の制御信号が送信され、ＴＤＤキャリアで、ユーザデータなどが送信されるようにしても良い。ただし、各キャリアで送信されるトラヒックのタイプはこれに限られない。
　一方、ローカルエリアのＴＤＤキャリアで上りリンクの通信が行われるタイミングでは、ワイドエリアのＦＤＤキャリアの一部の帯域を用いて下りリンクの通信が行われている。このように、ＴＤＤキャリアで上りリンクの通信が行われるタイミングにおいて、ＦＤＤキャリアの上りリンクは無送信となっており、ＦＤＤキャリア及びＴＤＤキャリアで移動端末装置からの上りリンクの同時送信は避けられている。
　つまり、上りリンクにおいてキャリアアグリゲーションは用いられておらず、上りリンクの周波数リソースは、ＦＤＤキャリアとＴＤＤキャリアとの間でスイッチされたようになっている。このように、移動端末装置からの同時送信を避けることで、移動端末装置における送信制御の複雑化を防ぐことができる。また、上りリンクの同時送信を避けることで、移動端末装置の送信パワーは低下されずに済むので、カバレッジの確保に有効である。
　この無線通信方式においては、ＦＤＤキャリアの上りリンクで移動端末装置からフィードバック情報を通知できる。一方、ＴＤＤキャリアにおいても、上りリンクのフィードバックをサポートさせることが好ましい。この場合、移動端末装置からのフィードバックのトラヒックをＴＤＤキャリアにオフロードできるので、ＦＤＤキャリアの負荷を低減できる。また、ローカルエリアを構成する基地局装置（ローカルエリア基地局装置）にＴＤＤキャリアで直接フィードバックできるので、ワイドエリアを構成する基地局装置（ワイドエリア基地局装置）からローカルエリア基地局装置を独立させた構成などにおいて、ワイドエリア基地局装置を介してローカルエリア基地局装置にフィードバックする必要が無くなる。これにより、通信効率を高めることができる。
　ＴＤＤキャリアにおいて上りリンクのフィードバックをサポートさせる場合、フィードバック情報を送信するための上り制御チャネルは、ＦＤＤキャリアとＴＤＤキャリアとで同時送信を避けるように周期的に割り当てることができる。例えば、ＦＤＤキャリアの上りリンクで送信しないタイミングにおいて、ＴＤＤキャリアの上りリンクで上り制御チャネルを送信できる。また、上り制御チャネルは、動的に割り当てられることが好ましい。ＴＤＤキャリアの上りリンクで送信されるフィードバック情報としては、例えば、下りリンクの無線品質情報（CQI：Channel　Quality　Indicator）や、ＡＣＫ/ＮＡＣＫなどがある。ただし、フィードバック情報はこれに限られない。
　次に、上記無線通信方式における接続シーケンスを説明する。まず、基本となる無線インターフェース構成の例を説明する。ローカルエリア用の無線通信方式は、省消費電力化やランダムセルプランニングに起因した干渉を考慮すると、トラヒックが無い場合には無送信にする構成が望ましい。このため、図６に示すように、ローカルエリア用の無線通信方式は、限りなくUE-specificな設計が想定される。したがって、ローカルエリア用の無線通信方式は、ＬＴＥにおけるＰＳＳ／ＳＳＳ（Primary　Synchronization　Signal/Secondary　Synchronization　Signal）、ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）等を使用せず、ｅＰＤＣＣＨ（enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＤＭ－ＲＳ（Demodulation　－　Reference　Signal）をベースとして設計される。
　ここで、ｅＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ領域（データ信号領域）内の所定周波数帯域をＰＤＣＣＨ領域（制御信号領域）として使用するものである。ＰＤＳＣＨ領域に割り当てられたｅＰＤＣＣＨは、ＤＭ－ＲＳを用いて復調される。なお、ｅＰＤＣＣＨは、ＦＤＭ型ＰＤＣＣＨと呼ばれてもよいし、ＵＥ－ＰＤＣＣＨと呼ばれてもよい。また、このローカルエリア用の無線通信方式では、上述したＴＤＤキャリアが用いられる。なお、図６には、ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）、ｅＰＤＣＣＨ、ＤＭ－ＲＳ等はUE-specific　L1/L2　signalsとして記載されている。
　ローカルエリア用の無線通信方式において全てがUE-specificに設計されると、ローカルエリアに対する移動端末装置の初期アクセスの機会が得られない。このため、ローカルエリア用の無線通信方式においても、Cell-specificな同期信号を設ける必要がある。この同期信号は、移動端末装置のバッテリセービングが可能となるように、数秒オーダーの比較的長周期に送信される。移動端末装置は、ワイドエリアからの制御情報によって、各ローカルエリアからの同期信号の受信タイミングを認識し、この受信タイミングで各ローカルエリアの受信信号電力を測定する。移動端末装置には、同期信号の受信信号電力に応じて適切なローカルエリア（送信ポイント）が割り当てられる。
　上記のＨｅｔＮｅｔ構成では、ワイドエリアとローカルエリアとを連携させる必要があり、移動端末装置がローカルエリアとの接続を確立するまでの手順が複雑になるという問題がある。そこで、例えば、図７に示すように、UE-specificに設計されたローカルエリアにおいて、初期アクセスを簡略化するために、同期信号の測定結果のレポート用に上りリンクチャネルを設ける配置構成が考えられる。これによって初期アクセスを簡略化し、移動端末装置のトラヒック発生後に速やかに接続を確立できる。
　なお、ローカルエリアの無線通信方式において、ローカルエリア用の同期信号をDiscovery　Signalと称する。また、ローカルエリアの無線通信方式において、Discovery　Signalの測定結果レポート用に規定された上りリンクチャネルをＤＡＣＨ（Direct　Access　Channel）と称する。なお、Discovery　Signalは、例えば、ＰＤＣＨ（Physical　Discovery　Channel）、ＢＳ（Beacon　Signal）、ＤＰＳ（Discovery　Pilot　Signal）と呼ばれてもよい。また、ＤＡＣＨは、特に名称は限定されない。無線通信方式は、無線インターフェースと呼ばれてもよいし、無線インターフェース方式と呼ばれてもよい。ワイドエリアは、マクロセルやセクタ等であってもよい。ローカルエリアは、スモールセル、ピコセル、ナノセル、フェムトセル、マイクロセル等であってもよく、屋内だけでなく屋外に設けられてもよい。
　ローカルエリア用の無線通信方式では、移動端末装置の測定回数を減らしてバッテリセービングできるように、Discovery　Signalが長周期で送信されている。一方、図７に示す配置構成では、上りリンクのＤＡＣＨに比較的高頻度（短周期）で無線リソースが割り当てられている。この高頻度なＤＡＣＨによって、移動端末装置におけるトラヒック発生時に速やかに上りリンクで接続が確立される。
　次に、接続シーケンスについて説明する。なお、以下の説明では、ワイドエリア内に複数のローカルエリアを配置した構成（図９参照）について例示している。図８に示すように、ワイドエリア基地局装置２０と各ローカルエリア基地局装置３０とはそれぞれバックホールリンク等（例えば、Ｘ２インターフェース）で接続されており、移動端末装置１０がワイドエリア及び各ローカルエリアからの無線信号を受信可能となっている。
　ネットワーク側の事前準備として、各ローカルエリア基地局装置３０は、バックホールリンクを介してワイドエリア基地局装置２０からDiscovery　Signal送信用の制御情報を受信し、Discovery　Signalを周期的に送信する（ステップＳ０１）。Discovery　Signal送信用の制御情報には、移動端末装置１０にDiscovery　Signalを送信するための無線リソース情報や信号系列情報等が含まれている。なお、Discovery　Signalの信号系列は、ローカルエリア毎に設定されており、この信号系列によってローカルエリアが識別される。
　次に、移動端末装置１０は、アイドル状態でワイドエリア基地局装置２０からDiscovery　Signal受信用の制御情報、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報を受信する（ステップＳ０２）。つまり、移動端末装置１０は、ＦＤＤキャリアの下りリンクで各制御情報を受信する。Discovery　Signal受信用の制御情報には、各ローカルエリア基地局装置３０からDiscovery　Signalを受信するための無線リソース情報や信号系列情報等が含まれている。ＤＡＣＨ送信用の制御情報には、ローカルエリア基地局装置３０にＤＡＣＨで送信するための無線リソース情報やＤＭ－ＲＳ系列情報等が含まれている。ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報には、ローカルエリア基地局装置３０からｅＰＤＣＣＨで受信するための無線リソース情報やＤＭ－ＲＳ系列情報等が含まれている。
　移動端末装置１０は、ワイドエリア基地局装置２０から受信したDiscovery　Signal受信用の制御情報によって、Discovery　Signalの受信準備が整えられる。次に、移動端末装置１０は、アイドル状態で各ローカルエリア基地局装置３０からDiscovery　Signalを受信して、各ローカルエリア基地局装置３０からの受信信号電力を周期的に測定する（ステップＳ０３）。つまり、移動端末装置１０は、ＴＤＤキャリアの下りリンクで送信されるDiscovery　Signalを受信して受信信号電力を測定する。そして、移動端末装置１０のトラヒックの発生によって、移動端末装置１０がアイドル状態からアクティブ状態に移行する。
　アクティブ状態への移行時には、移動端末装置１０から直近のローカルエリア基地局装置３０に対して、複数のローカルエリア基地局装置３０のうち上位数局分のDiscovery　Signalの測定結果とユーザＩＤとがＤＡＣＨで送信される（ステップＳ０４）。つまり、直近のローカルエリア基地局装置３０は、ＴＤＤキャリアの上りリンクでＤＡＣＨを受信する。また、ステップＳ０２においてワイドエリア基地局装置２０から受信したＤＡＣＨ送信用の制御情報によって、移動端末装置１０では事前にＤＡＣＨを用いた送信準備が整えられている。なお、移動端末装置１０は、Discovery　Signalの受信信号電力の大きさ（例えば、最上位）に基づいて、直近のローカルエリア基地局装置３０を決定してもよい。また、ユーザＩＤは、移動端末装置１０がランダムに選択したＩＤ（例えば、ＲＡＣＨ－ＩＤ）でもよい。
　次に、直近のローカルエリア基地局装置３０によって、移動端末装置１０から受信した上位数局分のDiscovery　Signalの測定結果とユーザＩＤとがワイドエリア基地局装置２０に転送される（ステップＳ０５）。ワイドエリア基地局装置２０は、上位数局分のDiscovery　Signalの測定結果に基づいて移動端末装置１０に適切なローカルエリア基地局装置を割り当て、ローカルエリア基地局装置３０に下りリンクの初期送信電力を設定する（ステップＳ０６）。このとき、ワイドエリア基地局装置２０は、ローカルエリア間のロードバランスを調整してローカルエリア基地局装置３０を移動端末装置１０に割り当てている。よって、移動端末装置１０には、必ずしも最上位の受信信号電力のローカルエリア基地局装置３０が割り当てられるわけではない。また、ワイドエリア基地局装置２０は、移動端末装置１０に複数のローカルエリア基地局装置３０を割り当ててＣｏＭＰ（Coordinated　Multiple　Point）送信する構成としてもよい。
　そして、割り当てられたローカルエリア基地局装置３０から制御チャネル（ｅＰＤＣＣＨ）で下り制御信号、データチャネル（ＰＤＳＣＨ）でユーザデータが、それぞれ移動端末装置１０に送信される（ステップＳ０７）。つまり、移動端末装置１０は、ＴＤＤキャリアの下りリンクで制御チャネル及びデータチャネルを受信する。また、ステップＳ０２においてワイドエリア基地局装置２０から受信したｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報によって、移動端末装置１０では事前にｅＰＤＣＣＨを用いた受信準備が整えられている。
　このようにして移動端末装置１０とローカルエリア基地局装置３０との初期接続が確立されると、移動端末装置１０とローカルエリア基地局装置３０との間でＴＤＤキャリアを用いた上下リンクの通信が開始される（ステップＳ０８、Ｓ０９）。上下リンクの送信時間間隔（ＴＴＩ：Transmission　Time　Interval）は、周辺のローカルエリアのトラヒック、移動端末装置からのフィードバック情報、ワイドエリアの制御情報などに基づいて、ローカルエリア基地局装置３０のスケジューラで動的に制御される。
　ここで、本実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図９は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図９に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ　３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする複数の基本周波数ブロックを一体としたキャリアアグリゲーションに対応している。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）と呼ばれても良い。
　図９に示すように、無線通信システム１は、ワイドエリアＣ１をカバーするワイドエリア基地局装置２０と、ワイドエリアＣ１内に設けた複数のローカルエリアＣ２をカバーする複数のローカルエリア基地局装置３０とを備えている。また、ワイドエリアＣ１及び各ローカルエリアＣ２には、多数の移動端末装置１０が配置されている。移動端末装置１０は、ワイドエリア用及びローカルエリア用の無線通信方式に対応しており、ワイドエリア基地局装置２０及びローカルエリア基地局装置３０と無線通信可能に構成されている。
　移動端末装置１０とワイドエリア基地局装置２０との間は、ワイドエリア用周波数（例えば、低周波数帯）を用いて通信される。移動端末装置１０とローカルエリア基地局装置３０との間は、ローカルエリア用周波数（例えば、高周波数帯）を用いて通信される。また、ワイドエリア基地局装置２０及び各ローカルエリア基地局装置３０は、有線接続又は無線接続されている。
　ワイドエリア基地局装置２０及び各ローカルエリア基地局装置３０は、それぞれ図示しない上位局装置に接続され、上位局装置を介してコアネットワーク５０に接続される。なお、上位局装置には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、ローカルエリア基地局装置３０は、ワイドエリア基地局装置２０を介して上位局装置に接続されてもよい。
　なお、各移動端末装置１０は、ＬＴＥ端末及びＬＴＥ－Ａ端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り移動端末装置として説明を進める。また、説明の便宜上、ワイドエリア基地局装置２０及びローカルエリア基地局装置３０と無線通信するのは移動端末装置であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（UE：User　Equipment）でよい。また、ローカルエリア基地局装置３０及びワイドエリア基地局装置２０は、ワイドエリア用及びローカルエリア用の送信ポイントと呼ばれてもよい。
　無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
　ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置１０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（PDCCH、PCFICH、PHICH）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。
　上りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置１０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（CQI：Channel　Quality　Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ等が伝送される。
　図１０を参照して、移動端末装置１０の全体構成について説明する。移動端末装置１０は、送信系の処理部として、フォーマット選択部１０１、上り信号生成部１０２、上り信号多重部１０３、ベースバンド送信信号処理部１０４、１０５、送信ＲＦ回路１０６、１０７を備えている。
　フォーマット選択部１０１は、ワイドエリア用の送信フォーマットとローカルエリア用の送信フォーマットを選択する。上り信号生成部１０２は、上りデータ信号及び参照信号を生成する。上り信号生成部１０２は、ワイドエリア用の送信フォーマットの場合、ワイドエリア基地局装置２０に対する上りデータ信号及び参照信号を生成する。また、上り信号生成部１０２は、ローカルエリア用の送信フォーマットの場合、ローカルエリア基地局装置３０に対する上りデータ信号及び参照信号を生成する。
　上り信号多重部１０３は、上り送信データと、参照信号とを多重する。ワイドエリア基地局装置２０に対する上り信号は、ベースバンド送信信号処理部１０４に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の上り信号の場合には、逆高速フーリエ変換（IFFT:　Inverse　Fast　Fourier　Transform）により周波数領域の信号から時系列の信号に変換され、サイクリックプレフィックスが挿入される。そして、上り信号は、送信ＲＦ回路１０６を通り、送信系と受信系との間に設けたデュプレクサ１０８を介してワイドエリア用の送受信アンテナ１１０から送信される。ワイドエリア用の送受信系では、デュプレクサ１０８によって同時送受信が可能となっている。
　ローカルエリア基地局装置３０に対する上り信号は、ベースバンド送信信号処理部１０５に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の上り信号の場合には、逆高速フーリエ変換（IFFT:　Inverse　Fast　Fourier　Transform）により周波数領域の信号から時系列の信号に変換され、サイクリックプレフィックスが挿入される。そして、上り信号は、送信ＲＦ回路１０７を通り、送信系と受信系との間に設けた切替スイッチ１０９を介してワイドエリア用の送受信アンテナ１１１から送信される。ローカルエリア用の送受信系では、切替スイッチ１０９によって送受信が切り替えられている。
　なお、本実施の形態では、ワイドエリア用及びローカルエリア用の上り信号の同時送信は避けられており、送受信アンテナ１１０、１１１を切り替えて別々のタイミングで送信される。
　また、移動端末装置１０は、受信系の処理部として、受信ＲＦ回路１１２、１１３、ベースバンド受信信号処理部１１４、１１５、ワイドエリア制御情報受信部１１６、Discovery　Signal受信部１１７、Discovery　Signal測定部１１８、下り信号復調・復号部１１９、１２０を備えている。
　ワイドエリア基地局装置２０からの下り信号は、ワイドエリア用の送受信アンテナ１１０で受信される。この下り信号は、デュプレクサ１０８及び受信ＲＦ回路１１２を介してベースバンド受信信号処理部１１４に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の下り信号の場合には、サイクリックプレフィックスが除去され、高速フーリエ変換（FFT:　Fast　Fourier　Transform）により時間系列の信号から周波数領域の信号に変換される。
　ワイドエリア制御情報受信部１１６は、ワイドエリア用の下り信号からワイドエリア制御情報を受信する。ここでは、ワイドエリア制御情報として、Discovery　Signal受信用の制御情報、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報が受信される。ワイドエリア制御情報受信部１１６は、Discovery　Signal受信用の制御情報をDiscovery　Signal受信部１１７に出力し、ＤＡＣＨ送信用の制御情報をDiscovery　Signal測定部１１８に出力し、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報を下り信号復調・復号部１２０に出力する。なお、ワイドエリア制御情報は、例えば、報知情報やＲＲＣシグナリング（ハイヤレイヤシグナリング）によって受信される。ワイドエリア用の下りデータ信号は、下り信号復調・復号部１１９に入力され、下り信号復調・復号部１１９において復号（デスクランブル）及び復調される。
　ローカルエリア基地局装置３０からの下り信号は、ローカルエリア用の送受信アンテナ１１１で受信される。この下り信号は、切替スイッチ１０９及び受信ＲＦ回路１１３介してベースバンド受信信号処理部１１５に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の下り信号の場合には、サイクリックプレフィックスが除去され、高速フーリエ変換（FFT:　Fast　Fourier　Transform）により時間系列の信号から周波数領域の信号に変換される。
　Discovery　Signal受信部１１７は、ワイドエリア制御情報受信部１１６から入力されたDiscovery　Signal受信用の制御情報に基づいて、ローカルエリア基地局装置３０からのDiscovery　Signalを受信する。Discovery　Signal受信用の制御情報には、各ローカルエリア基地局装置３０からDiscovery　Signalを受信するための無線リソース情報や信号系列情報等が含まれている。無線リソース情報には、例えば、Discovery　Signalの送信間隔、周波数位置、符号（コード）等が含まれる。
　Discovery　Signal測定部１１８は、Discovery　Signal受信部１１７で受信されたDiscovery　Signalの受信信号電力を周期的に測定する。Discovery　Signal測定部１１８は、各ローカルエリア基地局装置３０からのDiscovery　Signalのうち受信信号電力の高い上位数局（例えば、上位３局）を測定結果としてＤＡＣＨでローカルエリア基地局装置３０に送信する。この場合、Discovery　Signal測定部１１８は、Discovery　Signalの信号系列に基づいて送信先のローカルエリアを特定する。
　なお、ＤＡＣＨでの送信は、ワイドエリア制御情報受信部１１６から入力されたＤＡＣＨ送信用の制御情報に基づいて実施される。ＤＡＣＨ送信用の制御情報には、ローカルエリア基地局装置３０にＤＡＣＨで送信するための無線リソース情報やＤＭ－ＲＳ系列情報等が含まれている。無線リソース情報には、例えば、ＤＡＣＨの送信間隔、周波数位置、符号（コード）等が含まれる。
　ローカルエリア用の下りデータ信号は、下り信号復調・復号部１２０に入力され、下り信号復調・復号部１２０において復号（デスクランブル）及び復調される。また、下り信号復調・復号部１２０は、ワイドエリア制御情報受信部１１６から入力されたｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報に基づいて、ローカルエリア用の下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）を復号（デスクランブル）及び復調する。ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報には、ローカルエリア基地局装置３０からｅＰＤＣＣＨで受信するための無線リソース情報やＤＭ－ＲＳ系列情報等が含まれている。無線リソース情報には、例えば、ｅＰＤＣＣＨの送信間隔、周波数位置、符号（コード）等が含まれる。
　また、ワイドエリア用及びローカルエリア用の下り信号は、送受信アンテナ１１０、１１１から同時に受信されてもよいし、送受信アンテナ１１０、１１１を切り替えて別々に受信されてもよい。
　移動端末装置１０は、ベースバンド送信信号処理部１０４、１０５、及びベースバンド受信信号処理部１１４、１１５の動作を制御する送受信タイミング制御部１２１を備えている。送受信タイミング制御部１２１は、ワイドエリア基地局装置２０及びローカルエリア基地局装置３０からのスケジューリング情報に基づいて、上下リンクの通信タイミングを制御する。送受信タイミング制御部１２１により、ローカルエリア（ＴＤＤキャリア）の上下リンクの送信時間間隔（ＴＴＩ）は動的に制御される。この制御は、通信環境に基づいて行われる。
　例えば、移動端末装置１０がＴＤＤキャリアで受信する場合（下りリンク）、送受信タイミング制御部１２１は、ベースバンド受信信号処理部１１５を動作させると共に、ベースバンド送信信号処理部１０５を停止させる。このとき、ワイドエリア用のＦＤＤキャリアを用いて送受信を行うようにしても良いし、送信のみを行うようにしても良いし、受信のみを行うようにしても良い。また、ＦＤＤキャリアとＴＤＤキャリアとで下りリンクのキャリアアグリゲーションを行っても良い。
　また、移動端末装置１０がローカルエリア用のＴＤＤキャリアで送信する場合（上りリンク）、送受信タイミング制御部１２１は、ベースバンド送信信号処理部１０５を動作させると共に、ベースバンド受信信号処理部１１５を停止させる。このとき、ワイドエリア用のＦＤＤキャリアでは、上りリンクを無送信とする。つまり、送受信タイミング制御部１２１は、ベースバンド送信信号処理部１０４を停止させる。このように、ベースバンド送信信号処理部１０５が動作されるタイミングでは、ベースバンド送信信号処理部１０４は停止されるので、ＦＤＤキャリアとＴＤＤキャリアとで上りリンクのキャリアアグリゲーションは行われない。ＦＤＤキャリアで下りリンクの受信は可能である。
　図１１を参照して、ワイドエリア基地局装置２０の全体構成について説明する。ワイドエリア基地局装置２０は、送信系の処理部として、ワイドエリア制御情報生成部２０１、下り信号生成部２０２、下り信号多重部２０３、ベースバンド送信信号処理部２０４、送信ＲＦ回路２０５を備えている。
　ワイドエリア制御情報生成部２０１は、ワイドエリア制御情報として、Discovery　Signal送信用の制御情報、Discovery　Signal受信用の制御情報、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報を生成する。ワイドエリア制御情報生成部２０１は、Discovery　Signal送信用の制御情報を伝送路インターフェース２１１に出力し、Discovery　Signal受信用の制御情報、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報を下り信号多重部２０３に出力する。Discovery　Signal送信用の制御情報は、伝送路インターフェース２１１を介してローカルエリア基地局装置３０に送信される。一方、Discovery　Signal受信用の制御情報、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報は、下り信号多重部２０３を介して移動端末装置１０に送信される。
　下り信号生成部２０２は、下りデータ信号及び参照信号を生成する。下り信号多重部２０３は、ワイドエリア制御情報と、下りデータ信号と、参照信号とを多重する。移動端末装置１０に対する下り信号は、ベースバンド送信信号処理部２０４に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の下り信号の場合には、逆高速フーリエ変換（IFFT:　Inverse　Fast　Fourier　Transform）により周波数領域の信号から時系列の信号に変換され、サイクリックプレフィックスが挿入される。そして、下り信号は、送信ＲＦ回路２０５を通り、送信系と受信系との間に設けたデュプレクサ２０６を介して送受信アンテナ２０７から送信される。
　また、ワイドエリア基地局装置２０は、受信系の処理部として、受信ＲＦ回路２０８、ベースバンド受信信号処理部２０９、上り信号復調・復号部２１０、測定結果受信部２１２、ローカルエリア割当部２１３、初期送信電力決定部２１４を備えている。
　移動端末装置１０からの上り信号は、送受信アンテナ２０７で受信され、デュプレクサ２０６及び受信ＲＦ回路２０８を介してベースバンド受信信号処理部２０９に入力される。ベースバンド受信信号処理部２０９では上り信号にデジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の上り信号の場合には、サイクリックプレフィックスが除去され、高速フーリエ変換（FFT:　Fast　Fourier　Transform）により時間系列の信号から周波数領域の信号に変換される。上りデータ信号は、上り信号復調・復号部２１０に入力され、上り信号復調・復号部２１０において復号（デスクランブル）及び復調される。
　測定結果受信部２１２は、ローカルエリア基地局装置３０から転送されたDiscovery　Signalの測定結果及びユーザＩＤを、伝送路インターフェース２１１を介して受信する。測定結果受信部２１２は、Discovery　Signalの測定結果及びユーザＩＤをローカルエリア割当部２１３に出力する。ローカルエリア割当部２１３は、Discovery　Signalの測定結果に示される上位数局分の受信信号電力とユーザＩＤとに基づいて、移動端末装置１０に適切なローカルエリア基地局装置３０を割り当てる。このとき、ローカルエリア割当部２１３は、ローカルエリア間のロードバランスを調整して割当を行っている。
　初期送信電力決定部２１４は、移動端末装置１０に割り当てられたローカルエリア基地局装置３０に対して初期送信電力（ｅＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ）を決定する。初期送信電力決定部２１４は、初期送信電力の指示情報を、伝送路インターフェース２１１を介してローカルエリア基地局装置３０に送信する。
　また、ワイドエリア基地局装置２０は、ベースバンド送信信号処理部２０４、及びベースバンド受信信号処理部２０９の動作を制御する送受信タイミング制御部２１５を備えている。送受信タイミング制御部２１５は、ワイドエリア基地局装置２０のスケジューラ（不図示）のスケジューリング情報に基づいて、上下リンクの通信タイミングを制御する。
　図１２を参照して、ローカルエリア基地局装置３０の全体構成について説明する。なお、ローカルエリア基地局装置３０は、移動端末装置１０の直近に配置されているものとする。ローカルエリア基地局装置３０は、初期送信電力設定部３０１及びワイドエリア制御情報受信部３０２を備えている。また、ローカルエリア基地局装置３０は、送信系の処理部として、下り信号生成部３０３、Discovery　Signal生成部３０４、下り信号多重部３０５、ベースバンド送信信号処理部３０６、送信ＲＦ回路３０７を備えている。
　初期送信電力設定部３０１は、伝送路インターフェース３１４を介してワイドエリア基地局装置２０から初期送信電力の指示情報を受信する。初期送信電力設定部３０１は、初期送信電力の指示情報に基づいて、下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）、下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）の初期送信電力を設定する。ワイドエリア制御情報受信部３０２は、伝送路インターフェース３１４を介して、ワイドエリア基地局装置２０からワイドエリア制御情報を受信する。ここでは、ワイドエリア制御情報として、Discovery　Signal送信用の制御情報が受信される。ワイドエリア制御情報受信部３０２は、Discovery　Signal送信用の制御情報をDiscovery　Signal生成部３０４に出力する。
　下り信号生成部３０３は、下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）、参照信号、下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）を生成する。下り信号生成部３０３は、初期送信電力設定部３０１によって、下りデータ信号及び下り制御信号の初期送信電力が設定される。Discovery　Signal生成部３０４は、ワイドエリア制御情報受信部３０２から入力されたDiscovery　Signal送信用の制御情報に基づいて、ローカルエリア基地局装置３０からのDiscovery　Signalを生成する。Discovery　Signal送信用の制御情報には、移動端末装置１０にDiscovery　Signalを送信するための無線リソース情報や信号系列情報等が含まれている。無線リソース情報には、例えば、Discovery　Signalの送信間隔、周波数位置、符号（コード）等が含まれる。
　下り信号多重部３０５は、下り送信データと、参照信号と、下り制御信号とを多重する。移動端末装置１０に対する下り信号は、ベースバンド送信信号処理部３０６に入力され、デジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の下り信号の場合には、逆高速フーリエ変換（IFFT:　Inverse　Fast　Fourier　Transform）により周波数領域の信号から時系列の信号に変換され、サイクリックプレフィックスが挿入される。そして、下り信号は、送信ＲＦ回路３０７を通り、送信系と受信系との間に設けた切替スイッチ３０８を介して送受信アンテナ３０９から送信される。
　ローカルエリア基地局装置３０は、受信系の処理部として、受信ＲＦ回路３１０、ベースバンド受信信号処理部３１１、上り信号復調・復号部３１２、測定結果受信部３１３を備えている。
　移動端末装置１０からの上り信号は、ローカルエリア用の送受信アンテナ３０９で受信され、切替スイッチ３０８及び受信ＲＦ回路３１０を介してベースバンド受信信号処理部３１１に入力される。ベースバンド受信信号処理部３１１では上り信号にデジタル信号処理が施される。例えば、ＯＦＤＭ方式の上り信号の場合には、サイクリックプレフィックスが除去され、高速フーリエ変換（FFT:　Fast　Fourier　Transform）により時間系列の信号から周波数領域の信号に変換される。上りデータ信号は、上り信号復調・復号部３１２に入力され、上り信号復調・復号部３１２において復号（デスクランブル）及び復調される。
　測定結果受信部３１３は、上り信号からDiscovery　Signalの測定結果を受信する。測定結果受信部３１３は、Discovery　Signalの測定結果を、例えば、伝送路インターフェース３１４を介してワイドエリア基地局装置２０に転送する。
　また、ローカルエリア基地局装置３０は、ベースバンド送信信号処理部３０６、及びベースバンド受信信号処理部３１１の動作を制御する送受信タイミング制御部３１５を備えている。送受信タイミング制御部３１５は、ローカルエリア基地局装置３０のスケジューラ（不図示）のスケジューリング情報に基づいて、上下リンクの通信タイミングを制御する。例えば、スケジューリング部は、通信環境に基づいてＴＤＤキャリアの上下リンクを切り替えるようにスケジューリングを行い、送受信タイミング制御部３１５に通知する。通信環境は、周辺のローカルエリア基地局装置３０からワイドエリア基地局装置２０を経由して通知される周辺ローカルエリアのトラヒック、移動端末装置１０からのフィードバック情報、ワイドエリア基地局装置２０から通知される制御情報などに基づいて推定される。
　例えば、ローカルエリア基地局装置３０がＴＤＤキャリアで送信する場合（下りリンク）、送受信タイミング制御部３１５は、スケジューリング情報に基づいてベースバンド送信信号処理部３０６を動作させ、ベースバンド受信信号処理部３１１を停止させる。つまり、ＴＤＤキャリアを下りリンクに用いるタイミングでは、ＴＤＤキャリアを上りリンクに用いない。なお、ワイドエリアのＦＤＤキャリアと、ローカルエリアのＴＤＤキャリアとで下りリンクのキャリアアグリゲーションを行うようにしても良い。
　また、ローカルエリア基地局装置３０がＴＤＤキャリアで受信する場合（上りリンク）、送受信タイミング制御部３１５は、スケジューリング情報に基づいてベースバンド受信信号処理部３１１を動作させ、ベースバンド送信信号処理部３０６を停止させる。つまり、ＴＤＤキャリアを上りリンクに用いるタイミングでは、ＴＤＤキャリアを下りリンクに用いない。また、ワイドエリアのＦＤＤキャリアと、ローカルエリアのＴＤＤキャリアとで上りリンクのキャリアアグリゲーションは行われない。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、ローカルエリアにＴＤＤキャリアを用いることにより通信環境に応じて上下リンクをダイナミックに切り替えることができるので、ローカルエリアに適した通信を実現できる。また、移動端末装置１０からワイドエリア基地局装置２０及びローカルエリア基地局装置３０への同時送信は避けられているので、移動端末装置における送信制御の複雑化を防ぐことができると共に、移動端末装置１０の送信パワーの低下を防止できる。本実施の形態に係る無線通信システム１は、ワイドエリアで既存のキャリアタイプであるＦＤＤキャリアを用い、ローカルエリアで追加キャリアタイプであるＴＤＤキャリアを用いるので、既存のシステムを有効に活用しながら高効率な通信を実現できる。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるキャリア数、キャリアの帯域幅、シグナリング方法、追加キャリアタイプの種類、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
　本出願は、２０１２年４月６日出願の特願２０１２－０８７６７３に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (8)

  1. 　移動端末装置が、ワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する通信システムであって、
    　前記ワイドエリア基地局装置は、前記第１のキャリアで上下リンクに異なる周波数を割り当てて前記移動端末装置と通信し、
    　前記ローカルエリア基地局装置は、通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記移動端末装置と通信することを特徴とする通信システム。
  2. 　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで下りリンクの無線通信を行う場合、前記ワイドエリア基地局装置と前記移動端末装置とは第１のキャリアで上下リンクの無線通信可能であり、
    　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで上りリンクの無線通信を行う場合、前記ワイドエリア基地局装置と前記移動端末装置とは第１のキャリアで下りリンクの無線通信可能であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで上りリンクの無線通信を行う場合、前記移動端末装置は、第１のキャリアで上りリンクを無送信とすることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
  4. 　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで下りリンクの無線通信を行う場合、前記移動端末装置は、前記ワイドエリア基地局装置から第１のキャリアで制御信号を受信し、前記ローカルエリア基地局装置から第２のキャリアでデータ信号を受信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで下りリンクの無線通信を行う場合、前記移動端末装置は、前記ワイドエリア基地局装置に対して第１のキャリアでフィードバック情報を送信し、
    　前記ローカルエリア基地局装置と前記移動端末装置とが第２のキャリアで上りリンクの無線通信を行う場合、前記移動端末装置は、前記ローカルエリア基地局装置に対して第２のキャリアでフィードバック情報を送信することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
  6. 　移動端末装置がワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する通信システムのローカルエリア基地局装置であって、
    　通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記移動端末装置に下りリンクの信号を送信する送信部と、
    　通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記移動端末装置から上りリンクの信号を受信する受信部と、を備えたことを特徴とするローカルエリア基地局装置。
  7. 　ワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する移動端末装置であって、
    　通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて送信される下りリンクの信号を受信する受信部と、
    　通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記ローカルエリア基地局装置に上りリンクの信号を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする移動端末装置。
  8. 　移動端末装置が、ワイドエリアをカバーするワイドエリア基地局装置との間で第１のキャリアを用いて無線通信すると共に、ローカルエリアをカバーするローカルエリア基地局装置との間で第２のキャリアを用いて無線通信する通信方法であって、
    　前記ワイドエリア基地局装置は、前記第１のキャリアで上下リンクに異なる周波数を割り当てて前記移動端末装置と通信し、
    　前記ローカルエリア基地局装置は、通信環境に基づいて、前記第２のキャリアで上下リンクを時間毎に動的に切り替えて前記移動端末装置と通信することを特徴とする通信方法。
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