JP5726717B2

JP5726717B2 - 無線基地局及び無線システム間遷移制御方法

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Publication number: JP5726717B2
Application number: JP2011270714A
Authority: JP
Inventors: 邦彦手島; 昌史増田; 祐司赤井; 康博金▲高▼
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: CN103988556A; JP2013123134A; US20140328324A1; WO2013084798A1

Description

本発明は、無線基地局及び無線システム間遷移制御方法に関する。

近年、3GPP（3rd Generation Partnership Projects）により、W-CDMA（Wideband-Code Division Multiple Access）システムと呼ばれる移動通信システムが提案され、仕様化されている。また、W-CDMAシステムを拡張させたLTE（Long Term Evolution）システムと呼ばれる移動通信システムが提案され、仕様化されている。

W-CDMAシステム及びLTEシステムでは、ともにセルラ方式の移動通信システムが構成される。具体的には、無線基地局が送出する電波によりセル（Cell）と呼ばれるセルラ方式の制御単位となるエリアが形成される。

無線基地局の種別として、屋外空間を広範にカバーするための無線基地局とは別に、主に屋内など狭小な空間をカバーするための小型無線基地局（以後、フェムト基地局と呼ぶ）の導入が進んでいる。ここでは、屋外無線基地局が形成するセルをマクロセルと呼び、一方、フェムト基地局が形成するセルをフェムトセルと呼ぶ。フェムト基地局では、マクロセルの受信状況を測定し、測定結果に応じて送信電力を決定する。フェムト基地局は、一般家庭や小規模オフィスなどに配置され、カバーエリアを極小化したり無線制御局との接続に安価な家庭向けのIP回線を適用したりするために用いられる。単一又は複数のフェムトセルにより、特定ユーザ固有のプライベートなエリアを形成し、特定ユーザに対してフェムトセルでの課金体系を区別したり、フェムトセル限定の付加機能を提供したりするユーザ限定サービスの検討が行われている。

また、W-CDMA/LTEシステムの一方のみに対応したフェムト基地局だけではなく、両システムに対応したフェムト基地局（以後、デュアルフェムト基地局と呼ぶ）の検討が現在行われている。W-CDMA/LTEシステムの両方に対応した移動機がデュアルフェムト基地局のセルに在圏する場合、移動機は動的に二つのシステムを利用できる。例えば、LTEシステムにて音声通信に代表される回線交換サービスを提供していない場合、移動機がLTEシステムに在圏するときに音声通信するためには、W-CDMAシステムに遷移する必要がある。この遷移動作をCSFB（Circuit Switched Fallback）と呼ぶ（非特許文献１参照）。

田中威津馬ほか，"LTEと3G回線交換サービスの連携を実現するCS Fall back機能"，NTT DOCOMOテクニカル・ジャーナル，Vol.17，No.3，２００９年１０月

CSFBを実施する際に、W-CDMAシステムのセルの品質を測定せずにCSFBを実施する方法があり、この方法をBlind HO（Blind Handover）によるCSFBと呼ぶ。一方、W-CDMAシステムのセルの品質を測定した後にCSFBを実施する方法もあり、この方法をMeasurement Procedureを伴うCSFBと呼ぶ。CSFB実施においてどちらの方法を用いるかは局データによりセル毎に一律に指定されることが考えられる。

CSFB実施においてBlind HOによるCSFBを実施するか、Measurement Procedureを伴うCSFBを実施するかが局データによりセル毎に一律に指定される場合、セルに在圏する全ての移動機は、当該セルの無線基地局に設定された局データに従って、Blind HOによるCSFB又はMeasurement Procedureを伴うCSFBのいずれかを実施する。また、Blind HOによるCSFBを実施する場合、セルに在圏する全ての移動機は、当該セルの無線基地局の局データに設定されたセルに遷移する。

一般に音声通信は低遅延が要求されるため、測定を必要としないBlind HOによるCSFBの実施が検討されている。

Blind HOによるCSFBはW-CDMAシステムのセルの品質測定にかかる時間がない分、遅延の面で優れているが、LTEシステムのセルと同じ範囲にW-CDMAシステムのセルが存在することが前提となる。これに対しデュアルフェムト基地局ではマクロセルの受信状況に応じて送信電力を決定するため、必ずしもW-CDMAシステムのセルとLTEシステムのセルとが一致しているとは限らない。例えば、デュアルフェムト基地局の周辺のW-CDMAマクロセルの受信状況が良好である場合、デュアルフェムト基地局におけるW-CDMAシステムの送信電力は小さくなり、その結果、デュアルフェムト基地局のW-CDMAセルは小さくなる。このため、LTEシステムのセル端付近に移動機が存在する場合、Blind HOによるCSFBを実施したとしても、W-CDMAシステムのセルが存在せず、CSFBに失敗する可能性がある。

また、CSFBの実施方法は局データにてセル毎に設定可能であるが、フェムト基地局はマクロセルの基地局と比べ数が膨大であるため、フェムト基地局毎にマクロセルの電波を測定し、CSFBの実施方法を設定することは稼働面でも人件費の面でも効率的ではない。

そこで本発明は、CSFBのような無線システム間の遷移が実施される際に電波の測定が必要であるか否かを自律的に判定する無線基地局及び無線システム間遷移制御方法を提供することを目的とする。

本発明の上記の目的を実現するため、本発明の無線基地局は、
第１の無線システム及び第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局であって、
前記第１の無線システムに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する測定部と、
前記測定部における測定結果に基づいて、前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する設定部と、
前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移が要求された場合、前記設定部において設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する判定部と、
を有することを特徴とする。

また、本発明の無線システム間遷移制御方法は、
第１の無線システム及び第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局における無線システム間遷移制御方法であって、
前記第１の無線システムに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する設定ステップと、
前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移が要求された場合、前記設定ステップにおいて設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、無線基地局は、無線システム間の遷移が実施される際に電波の測定が必要であるか否かを自律的に判定することが可能になる。

本発明の実施例に係るW-CDMAシステムの構成例本発明の実施例に係るLTEシステムの構成例 CSFB実施手順を示すシーケンス図デュアルフェムト基地局配下のW-CDMAセル及びLTEセルの大きさを示す図本発明の実施例に係る無線基地局の機能ブロック図本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否基準の設定方法を示すフローチャート本発明の実施例に係るCSFB実施方法を示すシーケンス図本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否基準の設定方法を示すフローチャート（周期的に測定する場合）

本発明の実施例では、複数の無線システムでの通信を可能とする無線基地局が用いられる。例えば、無線基地局は、W-CDMAシステム及びLTEシステムの両方に対応したデュアルフェムト基地局でもよい。

このような無線基地局と通信する移動機は、無線システム間を遷移する場合がある。例えば、LTEシステムに在圏する移動機は、音声通信するためにW-CDMAシステムに遷移する場合がある。本発明の実施例では、このような無線システム間の遷移の際に、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか、電波を測定せずに遷移が実施されるべきかの測定要否基準を用いる。

無線基地局は、複数の無線システムのうち少なくとも１つに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する。例えば、デュアルフェムト基地局は、周辺のW-CDMAマクロセルの電波を測定する。無線基地局は、電波の測定結果に基づいて、無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する。例えば、周辺のW-CDMAマクロセルの測定結果が閾値を上回る場合、LTEシステムからW-CDMAシステムへの遷移の際に電波の測定が必要であるものとして測定要否基準が設定される。

実際に無線システム間の遷移が要求された場合、無線基地局は、設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する。例えば、電波の測定が必要であるという測定要否基準が設定されている場合、無線基地局は、無線システム間の遷移の際に電波の測定を伴う遷移を実施すべきであると判定する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施例に係るW-CDMAシステムの構成例を示す。W-CDMAシステムには、移動機（UE：User Equipment）、無線基地局（NodeB）、無線制御局（RNC：Radio Network Controller）及び交換局（MSC/SGSN：Mobile Switching Center/Serving GPRS Support Node）が含まれる。W-CDMAシステムでは、移動機に対して回線交換（CS：Circuit Switching）サービス及びパケット交換（PS：Packet Switching）サービスが提供される。W-CDMAシステムでは、セルラ方式の移動通信システムが構成される。具体的には、無線基地局が送出する電波によりセル（例えば、図１のW-CDMAセル１、W-CDMAセル２、W-CDMAセル３）が形成される。無線基地局は、マクロセルを形成する無線基地局でもよく、フェムトセルを形成するフェムト基地局でもよい。

図２に、本発明の実施例に係るLTEシステムの構成例を示す。LTEシステムには、移動局（UE）、無線基地局（eNodeB）及び交換局（MME：Mobility Management Entity）が含まれる。W-CDMAシステムの無線制御局が担う機能は、LTEシステムでは無線基地局又は交換局に含まれている。LTEシステムでは、移動機に対してパケット交換サービスが提供される。LTEシステムにおいても、セルラ方式の移動通信システムが構成される。具体的には、無線基地局が送出する電波によりセル（例えば、図２のLTEセル１、LTEセル２、LTEセル３）が形成される。無線基地局は、マクロセルを形成する無線基地局でもよく、フェムトセルを形成するフェムト基地局でもよい。

なお、本発明の実施例は、図１のように無線制御局が無線基地局及び交換局と別装置として存在する場合と、図２のように無線制御局が存在しない場合との両方の場合に適用できる。

例えば、LTEシステムにて音声通信に代表される回線交換サービスを提供していない場合、移動機がLTEシステムに在圏するときに音声通信するためには、W-CDMAシステムに遷移する必要がある。すなわち、CSFBを実施する必要がある。

図３に、CSFB実施手順を示すシーケンス図を示す。LTEシステムに在圏する移動機に対してCSサービスの発着信要求があった場合（ステップS101）、移動機の状態がアイドル状態である場合には、移動機と交換局との間で無線区間が確立され、認証やセキュリティが確立される。その後、交換局は、無線基地局に対してCSFB実施を要求する（ステップS103）。

無線基地局の局データには、W-CDMAシステムのセルの品質を測定せずにCSFBを実施するか（Blind HOによるCSFBを実施するか）、W-CDMAシステムのセルの品質を測定した後にCSFBを実施するか（Measurement Procedureを伴うCSFBを実施するか）が設定されている。無線基地局は、この局データを取得し、Blind HOによるCSFBを実施するか否かを判定する（ステップS105）。

Blind HOによるCSFBを実施しない場合、すなわち、Measurement Procedureを伴うCSFBを実施する場合（ステップS105：NO）、無線基地局はMeasurement Procedureを開始し（ステップS107）、移動機と無線基地局との間でMeasurement Procedureが実施され（ステップS109）、W-CDMAシステムのセルの品質が測定される。その後、CSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS111）。

Blind HOによるCSFBを実施する場合（ステップS105：YES）、Measurement Procedureが実施されずにCSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS111）。

図３から分かるように、Blind HOによるCSFBはW-CDMAシステムのセルの品質測定にかかる時間（ステップS107及びS109）がないため、低遅延が要求される音声通信に適している。しかし、LTEシステムのセルと同じ範囲にW-CDMAシステムのセルが存在しない場合には、Blind HOによるCSFBが失敗する可能性がある。このような場合を図４に示す。

図４に、デュアルフェムト基地局配下のW-CDMAセル及びLTEセルの大きさを示す。デュアルフェムト基地局は、マクロセルの電波に与える影響を低減するため、マクロセルの受信状況に応じて送信電力を決定する。例えば、周辺にW-CDMAマクロセル及びLTEマクロセルが存在しない場合又は周辺のW-CDMAマクロセル及びLTEマクロセルの受信状況が良好でない場合、図４（Ａ）に示すように、デュアルフェムト基地局配下のW-CDMAセルとLTEセルの大きさは同程度である。従って、LTEシステムのセルと同じ範囲にW-CDMAシステムのセルが存在するという前提が満たされるため、Blind HOによるCSFBが成功する可能性が高い。例えば、図４（Ａ）の場合には、LTEフェムトセルからW-CDMAフェムトセルへのBlind HOによるCSFBが成功する可能性が高い。

一方、周辺のW-CDMAマクロセルの受信状況が良好であるにも拘らず、周辺にLTEマクロセルが存在しない場合又は周辺のLTEマクロセルの受信状況が良好でない場合、図４（Ｂ）に示すように、デュアルフェムト基地局配下のW-CDMAセルは、LTEセルより小さくなる。従って、LTEシステムのセル端付近に移動機が存在する場合、Blind HOによるCSFBが失敗する可能性がある。例えば、図４（Ｂ）の場合には、LTEフェムトセルからW-CDMAフェムトセルへのBlind HOによるCSFBが失敗する可能性がある。

図４では、デュアルフェムト基地局を例に挙げて説明したが、デュアルフェムト基地局に限らず、LTEシステムのセルと同じ範囲にW-CDMAシステムのセルが存在しない場合には、Blind HOによるCSFBが失敗する可能性がある。

このため、本発明の実施例では、無線基地局において、周辺のW-CDMAマクロセルの電波を測定し、Measurement Procedureを伴うCSFBを実施するかBlind HOによるCSFBを実施するかの測定要否基準を設定する。以下に、無線基地局の構成及び方法について、具体的に説明する。

図５に、本発明の実施例に係る無線基地局１０の機能ブロック図を示す。無線基地局１０は、複数の無線システムでの通信を可能とする無線基地局である。例えば、無線基地局は、W-CDMAシステム及びLTEシステムの両方に対応したデュアルフェムト基地局でもよい。無線基地局１０は、測定部１０１と、設定部１０３と、判定部１０５と、無線システム間遷移制御機能部１０７とを有する。無線基地局１０は、指示部１０９を更に有してもよい。

測定部１０１は、複数の無線システムのうち少なくとも１つに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する。測定部１０１は、周辺の無線基地局から送信された電波を受信し、電波強度又は受信品質を測定してもよい。例えば、測定部１０１は、周辺のW-CDMAマクロセルの電波強度又は受信品質を測定する。電波強度は受信電力を表してもよく、受信品質は信号対干渉及び干渉電力比（SINR：Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）を表してもよい。測定部１０１は、測定結果を設定部１０３に通知する。また、測定部１０１は、無線基地局１０の配下のW-CDMAマクロセル及びLTEマクロセルの大きさを比較するため、周辺のW-CDMAマクロセルの電波強度又は受信品質と、周辺のLTEマクロセルの電波強度又は受信品質との双方を測定してもよい。

設定部１０３は、電波の測定結果に基づいて、無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する。例えば、周辺のW-CDMAマクロセルの測定結果が閾値を上回る場合、LTEシステムからW-CDMAシステムへのCSFB実施の際に電波の測定が必要であるものとして測定要否基準が設定される。一方、周辺のW-CDMAマクロセルの測定結果が閾値を下回る場合、LTEシステムからW-CDMAシステムへのCSFB実施の際に電波の測定が必要ないものとして測定要否基準が設定される。測定要否基準の設定に用いられる閾値は、局データとして無線基地局１０内に予め設定されているものとする。設定された測定要否基準は、測定要否を示す測定要否フラグとして無線基地局１０内の記憶部に格納されてもよい。また、周辺のW-CDMAマクロセル及び周辺のLTEマクロセルの双方の電波が測定された場合、設定部１０３は、周辺のW-CDMAマクロセルの測定結果と、周辺のLTEマクロセルの測定結果とを比較して、LTEシステムからW-CDMAシステムへのCSFB実施の際に電波の測定が必要であるか否かを設定してもよい。

判定部１０５は、実際に無線システム間の遷移が要求された場合、設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する。例えば、電波の測定が必要であるという測定要否基準が設定されている場合、判定部１０５は、CSFB実施の際にMeasurement Procedureを伴うCSFBを実施すべきであると判定する。一方、電波の測定が必要ないという測定要否基準が設定されている場合、判定部１０５は、CSFB実施の際にBlind HOによるCSFBを実施すべきであると判定する。

無線システム間遷移制御機能部１０７は、移動機と無線基地局１０との間で無線システムを遷移させ、また、無線基地局１０と交換局との間で無線システムを遷移させることにより、CSFBを実施する。

指示部１０９は、周期的に測定要否基準を再設定するため、測定部１０１に対して電波を周期的に測定させ、設定部１０３に対して測定要否基準を周期的に設定させる。具体的には、指示部１０９は、周期的に測定要否基準を再設定するためのタイマを保持し、タイマが満了した場合に、測定部１０１に対して電波を周期的に測定させ、設定部１０３に対して測定要否基準を周期的に設定させる。なお、指示部１０９は、測定部１０１及び設定部１０３に含まれてもよい。

次に、本発明の実施例に係る無線システム間遷移制御方法について説明する。この無線システム間遷移制御方法は、測定要否基準を設定する設定方法と、設定された測定要否基準を用いたCSFB実施方法とに大別される。

図６に、本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否基準の設定方法を示すフローチャートを示す。この設定方法は、デュアルフェムト基地局のような無線基地局の電源投入時等に実施される。

デュアルフェムト基地局のような無線基地局の電源投入時に（ステップS601）、無線基地局は、局データより測定要否基準の設定に用いられる閾値を読み込む（ステップS603）。次に、無線基地局は、周辺のW-CDMAマクロセルの電波を測定する（ステップS605）。周辺のW-CDMAマクロセルの受信強度又は受信品質が閾値を上回る場合（ステップS607：YES）、無線基地局は、測定要否基準としての測定要否フラグをONに設定する（ステップS609）。周辺のW-CDMAマクロセルの受信強度又は受信品質が閾値を上回らない場合（ステップS607：NO）、無線基地局は、測定要否フラグをOFFに設定する（ステップS611）。

なお、ステップS605において、周辺のW-CDMAマクロセルの電波と、周辺のLTEマクロセルの電波との双方を測定し、ステップS607において、周辺のW-CDMAマクロセルの測定結果と、周辺のLTEマクロセルの測定結果とを比較してもよい。

図７に、本発明の実施例に係るCSFB実施方法を示すシーケンス図を示す。このCSFB実施方法は、CSFB実施要求が生じる毎に実施される。

LTEシステムに在圏する移動機に対してCSサービスの発着信要求があった場合（ステップS701）、移動機の状態がアイドル状態である場合には、移動機と交換局との間で無線区間が確立され、認証やセキュリティが確立される。その後、交換局は、無線基地局に対してCSFB実施を要求する（ステップS703）。

無線基地局は、図６の設定方法により設定された測定要否フラグがONであるかOFFであるかを判定する（ステップS705）。測定要否フラグがONである場合（ステップS705：ON）、無線基地局はMeasurement Procedureを開始し（ステップS707）、移動機と無線基地局との間でMeasurement Procedureが実施され（ステップS709）、W-CDMAシステムのセルの品質が測定される。その後、CSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS711）。

測定要否フラグがOFFである場合（ステップS705：OFF）、Measurement Procedureが実施されずにCSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS711）。

図８に、測定要否基準を周期的に再設定する場合の、本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否基準の設定方法を示すフローチャートを示す。図８のステップS801〜S811は、図６のステップS601〜S611と同じである。図８では、ステップS809又はS811において測定要否フラグを設定した後、無線基地局は、周期的に測定要否フラグを設定するためのタイマを起動する（ステップS813）。タイマが既に起動済みのときは再起動を行う。すなわち、タイマ値を元に戻してタイマを起動する。タイマが満了した場合（ステップS815）、無線基地局は再度、周辺のマクロセルの電波を測定し（ステップS805）、測定要否フラグを設定する（ステップS807〜S811）。

＜実施例の効果＞
上記のように、本発明の実施例によれば、電波の測定結果に基づいて、無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定することにより、無線システム間の遷移動作であるCSFBの失敗を低減できる。

また、本発明の実施例をデュアルフェムト基地局に組み込むことにより、膨大なデュアルフェムト基地局の設定に関する稼働及び人件費を削減できる。

更に、タイマにより測定要否基準を再設定することにより、マクロセルの環境の変化に適応できる。

説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。また、各機能部が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。

説明の便宜上、本発明の実施例に係る方法は処理の流れを示すフローチャート及びシーケンス図を用いて説明しているが、本発明の方法は、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。

１０無線基地局
１０１測定部
１０３設定部
１０５判定部
１０７無線システム間遷移制御機能部
１０９指示部

Claims

第１の無線システム及び第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局であって、
前記第１の無線システムに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する測定部と、
前記測定部における測定結果に基づいて、前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する設定部と、
前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移が要求された場合、前記設定部において設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する判定部と、
を有する無線基地局。
前記設定部は、前記測定部における測定結果が閾値を上回る場合、前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に電波の測定が必要であるものとして、測定要否基準を設定する、請求項１に記載の無線基地局。
前記測定部に対して電波を周期的に測定させ、前記設定部に対して測定要否基準を周期的に設定させる指示部を更に有する、請求項１又は２に記載の無線基地局。
前記第１の無線システムは、回線交換サービス及びパケット交換サービスを提供するシステムであり、
前記第２の無線システムは、パケット交換サービスを提供するシステムである、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の無線基地局。
第１の無線システム及び第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局における無線システム間遷移制御方法であって、
前記第１の無線システムに従って周辺の無線基地局から送信された電波を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおける測定結果に基づいて、前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの測定要否基準を設定する設定ステップと、
前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移が要求された場合、前記設定ステップにおいて設定された測定要否基準に基づいて、電波の測定を伴う遷移が実施されるべきか否かを判定する判定ステップと、
を有する無線システム間遷移制御方法。