JP5883339B2 - 通信システム、移動端末装置、ローカルエリア基地局装置及び通信方法 - Google Patents

Description

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、移動端末装置、ローカルエリア基地局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。

3GPP TR 25.913"Requirements for Evolved UTRA and Evolved UTRAN"

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、ワイドエリアから独立した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のうち、接続先となるローカルエリア基地局装置を移動端末装置が検出する通信システムであって、前記ローカルエリア基地局装置は、ワイドエリア用の無線通信方式とは異なるローカルエリア用の無線通信方式で、前記ローカルエリア基地局装置の検出に用いられる検出信号を前記移動端末装置に送信すると共に、前記検出信号に付随した付随制御信号であり、ローカルエリア単独で接続制御を行うための付随制御信号を前記移動端末装置に送信し、前記移動端末装置が、前記検出信号のうち前記ローカルエリア単独での接続制御用に確保された検出信号を受信した場合にのみ、前記付随制御信号を受信することを特徴とする。

本発明によれば、検出信号に付随して送信される付随制御信号によって、ローカルエリア単独でローカルエリア基地局装置と移動端末装置とを接続させることができる。よって、ワイドエリア外に配置されたローカルエリアであっても、ワイドエリアからのサポート無しにローカルエリア単独で接続を確立することができる。また、ローカルエリア単独での接続制御用に確保した検出信号とそれ以外の検出信号とに使い分けでき、検出信号に応じて移動端末装置による付随制御信号の受信を制御できる。よって、ローカルエリア単独で接続を確立する場合を除いて、移動端末装置に不要な付随制御信号を無視させることができる。

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。 ローカルエリアの無線通信方式を示す図である。 付随制御信号の配置構成を示す図である。 各動作モードに対するDiscovery Signalの系列の割当状態を示す図である。 通常モードでの初期接続方式の一例を示すシーケンス図である。 独立モードでの初期接続方式の一例を示すシーケンス図である。 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。 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Ｍ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構成ではワイドエリア（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。

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５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、ローカルエリアの無線通信方式では、既存のキャリアとは異なる新たなキャリアが用いられるが、この新たなキャリアは追加キャリア（Additional carrier）と呼ばれてもよいし、拡張キャリア（extension carrier）と呼ばれてもよい。なお、図５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。通常、移動端末装置は、ワイドエリアから制御情報を受信して、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する。そして、移動端末装置は、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。

ところで、上記したような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ことを前提としており、ローカルエリア単独（スタンドアロン）での移動端末装置との接続制御までは検討されていない。例えば、ワイドエリアの外側にローカルエリアが配置される場合には、ローカルエリアに対する移動端末装置の接続制御についてワイドエリアからのサポートを受けることができない。そこで、本発明者らは、ワイドエリアからのサポート無しで、ローカルエリア単独で接続制御するために、本発明に至った。すなわち、本発明の骨子は、ワイドエリアで通知されるサポート用の制御信号の代わりに、ローカルエリア用の同期信号に付随する制御信号によって、ローカルエリア単独での接続制御を可能にすることである。

以下、図６から図９を参照して、ローカルエリア用の下りリンクの制御信号と、この制御信号を用いた初期接続方式について説明する。なお、以下の説明では、ローカルエリア用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チャネルをＤＡＣＨ（Direct Access Channel）と称する。また、ローカルエリア単独での接続制御を実現するために、Discovery Signalに付随して送信される制御信号を付随制御信号と称する。

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及び付随制御信号は、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。

図６を参照して、Discovery Signal及び付随制御信号について説明する。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。また、この無線通信方式では、時間軸方向においてDiscovery Signalに連続して付随制御信号が送信されている。また、無線通信方式では、下りリンクのDiscovery Signalが長周期で送信されるのに対し、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。

なお、ＤＡＣＨの割当頻度は、Discovery Signalよりも高頻度（短周期）で割り当てられる構成に限定される必要はなく、Discovery Signalと同じ頻度（長周期）で割り当てられてもよい。また、付随制御信号は、必ずしもDiscovery Signalに連続して送信される必要はなく、Discovery Signalの時間軸方向に間を空けて送信されてもよい。

付随制御信号は、通常モードでワイドエリアから通知されていた制御信号の代わりに、ローカルエリア単独の独立モード（スタンドアロンモード）でローカルエリアから通知されるものである。付随制御信号では、例えば、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報が通知される。ＤＡＣＨ送信用の制御情報には、ローカルエリアの基地局装置にＤＡＣＨで送信するための無線リソースやＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報には、ローカルエリアの基地局装置からｅＰＤＣＣＨで受信するための無線リソースやＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。

しかしながら、移動端末装置には、Discovery Signal受信用の制御情報として、Discovery Signalを特定して受信するための無線リソースや信号系列等が通知されない。したがって、独立モードでは、移動端末装置が全てのローカルエリアのDiscovery Signalを検出する必要がある。このため、図７に示すように、Discovery Signalが通常モード用の系列と独立モード用の系列とに分けられ、通常モード用よりも独立モード用のDiscovery Signalの系列数が少なく確保されている。これにより、独立モードで移動端末装置が検出するDiscovery Signalの系列数を抑えて、移動端末装置の検出負荷を軽減している。

また、Discovery Signalの各系列には、系列番号が対応付けられている。一例として、系列番号１−５０４までのDiscovery Signalが通常モード用に確保されており、系列番号５０５−５２０までのDiscovery Signalが独立モード用に確保されている。また、系列番号５２１以降のDiscovery Signalは、Ｄ２Ｄ discovery（device-to-device discovery）等の将来的な他の用途に確保されてもよい。移動端末装置は、Discovery Signalの系列番号によって、通常モード用と独立モード用とを識別する。なお、独立モード用よりも通常モード用のDiscovery Signalの系列数が少なく確保されてもよい。

Discovery Signalは、系列番号で通常モード用と独立モード用とに識別される構成に限られない。例えば、セルＩＤにDiscovery Signalを関連付けたり、Discovery Signalの配置構成等で通常モード用と独立モード用とに識別されたりしてもよい。

通常モードでは、移動端末装置に対してワイドエリアからの制御信号によって、上記のＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報に加え、Discovery Signal受信用の制御情報が通知される。Discovery Signal受信用の制御情報には、各ローカルエリアからのDiscovery Signalを受信するための無線リソースや信号系列等が含まれている。このため、移動端末装置は、ワイドエリアからの制御信号に基づいて、通常モード用のDiscovery Signalを受信する。移動端末装置は、ワイドエリアからの制御信号を受信しているので、通常モード用のDiscovery Signalを受信した場合には付随制御信号が無いものとみなし受信しない。

独立モードでは、移動端末装置に対してワイドエリアから制御信号が送信されないので、Discovery Signal受信用の制御情報が通知されない。このため、移動端末装置は、独立モード用に確保された少数のDiscovery Signalを全て受信する。また、移動端末装置は、ワイドエリアからの制御信号を受信していないので、独立モード用のDiscovery Signalを受信した場合には付随制御信号を受信する。この付随制御信号には、後続の接続制御を行うためのＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報が含まれている。

図８を参照して、独立モードとの比較のために通常モードでの初期接続方式の一例について説明する。なお、以下の例では、移動端末装置１０において接続先となるローカルエリア基地局装置３０を特定する構成について説明するが、ワイドエリア基地局装置２０で移動端末装置１０の接続先を割り当ててもよい。また、以下の説明では、ワイドエリア内にローカルエリアが配置された構成（図１０参照）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とが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や信号系列等が含まれている。

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。また、Discovery Signalの信号系列は、系列番号に応じて通常モード用と独立モード用とに分けられている。例えば、ワイドエリア内のローカルエリアには通常モード用の系列番号が割り当てられ、ワイドエリア外のローカルエリアには独立モード用の系列番号が割り当てられている。

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から制御信号を受信する（ステップＳ０２）。移動端末装置１０には、制御信号によって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通知される。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や信号系列等が含まれている。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やＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。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やＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。

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）。そして、移動端末装置１０は、測定した受信信号電力から最も受信信号電力の大きな最上位のローカルエリア基地局装置３０を特定する。このとき、移動端末装置１０は、信号系列によって通常モード用のDiscovery Signalを識別し、ローカルエリア基地局装置３０からの付随制御信号を無視する。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（最上位）のローカルエリア基地局装置３０に対して、Discovery Signalの測定結果とユーザＩＤがＤＡＣＨで送信される（ステップＳ０４）。この場合、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、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。

そして、直近の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Ｓ０５）。この場合、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。

ここでは、移動端末装置１０側で接続先となるローカルエリア基地局装置３０を特定する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、移動端末装置１０からの上位数局分のDiscovery Signalの測定結果をワイドエリア基地局装置２０が受信することで、ワイドエリア側でローカルエリア間のロードバランスを考慮して移動端末装置１０の接続先を決定してもよい。

図９を参照して、独立モードでの初期接続方式の一例について説明する。また、以下の説明では、ワイドエリア外にローカルエリアが配置された構成（図１０参照）について例示している。図９に示すように、移動端末装置１０は、ワイドエリア外のローカルエリアに位置するため、ワイドエリア基地局装置２０からの無線信号を受信せず、各ローカルエリア基地局装置３０からの無線信号を受信可能となっている。

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Ｓ１１）。このとき、移動端末装置１０は、信号系列によって独立モード用のDiscovery Signalを識別し、全ての独立モード用のDiscovery Signalの受信信号電力を測定する。そして、移動端末装置１０は、測定した受信信号電力から最も受信信号電力の大きな最上位のローカルエリア基地局装置３０を特定する。

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。また、Discovery Signalの信号系列は、系列番号に応じて通常モード用と独立モード用とに分けられている。例えば、ワイドエリア内のローカルエリアには通常モード用の系列番号が割り当てられ、ワイドエリア外のローカルエリアには独立モード用の系列番号が割り当てられている。

次に、移動端末装置１０は、アイドル状態で独立モード用のDiscovery Signalを受信すると、ローカルエリア基地局装置３０からの付随制御信号を受信する（ステップＳ１２）。移動端末装置１０には、付随制御信号によってＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報が通知される。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やＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。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やＤＭ−ＲＳ系列等が含まれている。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（最上位）のローカルエリア基地局装置３０に対して、Discovery Signalの測定結果とユーザＩＤがＤＡＣＨで送信される（ステップＳ１３）。この場合、ステップＳ１２においてローカルエリア基地局装置３０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、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。

そして、直近の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Ｓ１４）。この場合、ステップＳ１２においてローカルエリア基地局装置３０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、独立モードであってもローカルエリア基地局装置３０から付随制御信号を受信することで、ローカルエリア単独で初期接続手続きが完結される。よって、ワイドエリア外にローカルエリアを配置することができる。また、通常モードでは、ローカルエリア基地局装置３０からの不要な付随制御信号を移動端末装置１０に無視させることができる。なお、独立モードは、ワイドエリアからローカルエリアが独立した状態で動作するモードであり、ワイドエリア外にローカルエリアを配置する構成に限られない。例えば、ワイドエリア内であってもワイドエリアに接続されていない状態で動作するモードも含む。

また、上記した各動作モードでは、Discovery Signalの受信信号電力を測定する構成としたが、この構成に限定されない。上記した各動作モードは、Discovery Signalの受信品質を測定して、移動端末装置１０の接続先のローカルエリア基地局装置３０を決定してもよい。

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１０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１０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１０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の内外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及びワイドエリアＣ１内の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、ワイドエリアＣ１内の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。なお、ローカルエリア基地局装置３０は、光張り出し基地局装置であってもよい。

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。

以下、図１１及び図１２を参照して、ワイドエリアＣ１外に配置された独立モードのローカルエリア基地局装置３０及び移動端末装置１０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。図１１に示すように、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。なお、本構成では、移動端末装置１０がワイドエリアＣ１外に在圏するため、ワイドエリア用フォーマットは選択されない。

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。なお、本構成では、移動端末装置１０がワイドエリアＣ１外に在圏するため、ワイドエリア基地局装置２０に対して上り信号が送信されない。

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替られている。

なお、本実施の形態では、ワイドエリア用の送受信系にデュプレクサ１０８を設け、ローカルエリア用の送受信系に切替スイッチ１０９を設ける構成としたが、この構成に限定されない。ワイドエリア用の送受信系に切替スイッチ１０９を設けてもよいし、ローカルエリア用の送受信系にデュプレクサ１０８を設けてもよい。また、ワイドエリア用及びローカルエリア用の上り信号は、送受信アンテナ１１０、１１１から同時に送信されてもよいし、送受信アンテナ１１０、１１１を切り替えて別々に送信されてもよい。

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、Discovery Signal受信部１１７、付随制御信号受信部１１６、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。なお、本構成では、移動端末装置１０がワイドエリアＣ１外に在圏するため、ワイドエリア基地局装置２０からの下り信号が受信されない。

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、各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受信部１１７は、系列番号等に基づいて通常モード用のDiscovery Signalと独立モード用のDiscovery Signalを識別する。Discovery Signal受信部１１７は、独立モード用に確保されたDiscovery Signalについては、全ての信号系列を受信してDiscovery Signal測定部１１８に出力する。なお、本構成では、移動端末装置１０がワイドエリアＣ１外に在圏するため、通常モード用のDiscovery Signalが受信されない。

付随制御信号受信部１１６は、Discovery Signal受信部１１７で独立モード用のDiscovery Signalが受信された場合に、各ローカルエリア基地局装置３０からの付随制御信号を受信する。付随制御信号には、ＤＡＣＨ送信用の制御情報、ｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報が受信される。付随制御信号受信部１１６は、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。また、付随制御信号受信部１１６は、Discovery Signal受信部１１７で通常モード用のDiscovery Signalが受信された場合には、各ローカルエリア基地局装置３０からの付随制御信号を受信しない。

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。独立モードでは、Discovery Signalを受信するための制御情報（無線リソースや信号系列等）をワイドエリア基地局装置２０から受信できないので、独立モード用のDiscovery Signalを全て測定する。このため、通常モード用よりも独立モード用のDiscovery Signalの系列数が少なく確保され、移動端末装置の検出負荷が軽減されている。

また、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のうち最も受信信号電力の高い上位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。Discovery Signalの測定結果は、移動端末装置１０のアイドル状態からアクティブ状態への移行時に、ローカルエリア基地局装置３０に送信される。また、ＤＡＣＨでは、Discovery Signalの測定結果と共にユーザＩＤが送信される。

なお、ＤＡＣＨでの送信は、付随制御信号受信部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に入力される。下り信号復調・復号部１２０は、付随制御信号受信部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。

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、送信系の処理部として、下り信号生成部３０１、Discovery Signal生成部３０２、付随制御信号生成部３０３、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。

下り信号生成部３０１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。Discovery Signal生成部３０２は、独立モード用に確保されたDiscovery Signalを生成する。付随制御信号生成部３０３は、ＤＡＣＨ送信用の制御情報及びｅＰＤＣＣＨ受信用の制御情報を含む付随制御信号を生成する。この付随制御信号により、通常モードのワイドエリア基地局装置２０から送信される初期接続用の制御情報が、ローカルエリア基地局装置３０から移動端末装置１０に通知される。

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。なお、切替スイッチ３０８の代わりにデュプレクサを設けてもよい。

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。また、ローカルエリア基地局装置３０は、初期送信電力設定部３１４を有している。

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の測定結果及びユーザＩＤを受信する。初期送信電力設定部３１４は、Discovery Signalの測定結果（受信信号電力）及びユーザＩＤに基づいて、下り信号生成部３０１における下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）、下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）の初期送信電力を設定する。

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、Discovery Signalに付随して送信される付随制御信号によって、ローカルエリア単独でローカルエリア基地局装置３０と移動端末装置１０とを接続させることができる。よって、ワイドエリアＣ１外に配置されたローカルエリアＣ２であっても、ワイドエリアＣ１からのサポート無しにローカルエリアＣ２単独で接続を確立することができる。また、ローカルエリアＣ２単独での接続制御用に確保した検出信号とそれ以外の検出信号とに使い分けられており、検出信号に応じて移動端末装置１０による付随制御信号の受信を制御できる。よって、ローカルエリアＣ２単独で接続を確立する場合を除いて、移動端末装置１０に不要な付随制御信号を無視させることができる。

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、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。

１ 無線通信システム
１０ 移動端末装置
１１６ 付随制御信号受信部
１１７ Discovery Signal受信部
１１８ Discovery Signal測定部
３０ ローカルエリア基地局装置
３０４ Discovery Signal生成部
３１３ 測定結果受信部
３１４ 初期送信電力設定部

Claims (5)

1. ワイドエリアから独立した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のうち、接続先となるローカルエリア基地局装置を移動端末装置が検出する通信システムであって、
   前記ローカルエリア基地局装置は、ワイドエリア用の無線通信方式とは異なるローカルエリア用の無線通信方式で、前記ローカルエリア基地局装置の検出に用いられる検出信号を前記移動端末装置に送信すると共に、前記検出信号に付随した付随制御信号であり、ローカルエリア単独で接続制御を行うための付随制御信号を前記移動端末装置に送信し、
   前記移動端末装置が、前記検出信号のうち前記ローカルエリア単独での接続制御用に確保された検出信号を受信した場合にのみ、前記付随制御信号を受信することを特徴とする通信システム。
2. 前記移動端末装置は、前記付随制御信号に基づいた制御により、前記ローカルエリア用の無線通信方式で規定された上りチャネルで、前記検出信号の測定結果を前記検出信号の測定結果の最も良好な前記ローカルエリア基地局装置に送信し、
   前記検出信号の測定結果を受信したローカルエリア基地局装置が、前記移動端末装置の接続先になることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. ワイドエリアから独立した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のうち、接続先となるローカルエリア基地局装置を検出する移動端末装置であって、
   ワイドエリア用の無線通信方式とは異なるローカルエリア用の無線通信方式で、前記ローカルエリア基地局装置の検出に用いられる検出信号を前記ローカルエリア基地局装置から受信すると共に、前記検出信号に付随した付随制御信号であり、ローカルエリア単独で接続制御を行うための付随制御信号を、前記ローカルエリア基地局装置から受信する受信部と、
   前記付随制御信号に基づいた制御により、前記検出信号の測定結果を前記ローカルエリア基地局装置に送信する送信部とを備え、
   前記受信部は、前記検出信号のうち前記ローカルエリア単独での接続制御用に確保された検出信号を受信した場合にのみ、前記付随制御信号を受信することを特徴とする移動端末装置。
4. ワイドエリアから独立した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のうち、移動端末装置によって接続先として検出されるローカルエリア基地局装置であって、
   ワイドエリア用の無線通信方式とは異なるローカルエリア用の無線通信方式で、前記ローカルエリア基地局装置の検出に用いられる検出信号を前記移動端末装置に送信すると共に、前記検出信号に付随した付随制御信号であり、ローカルエリア単独で接続制御を行うための付随制御信号を、前記移動端末装置に送信する送信部と、
   前記付随制御信号に基づいて制御された前記移動端末装置から前記検出信号の測定結果を受信する受信部とを備え、
   前記送信部が前記検出信号のうち前記ローカルエリア単独での接続制御用に確保した検出信号を送信した場合のみ、前記移動端末装置に前記付随制御信号が受信されることを特徴とするローカルエリア基地局装置。
5. ワイドエリアから独立した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のうち、接続先となるローカルエリア基地局装置を移動端末装置が検出する通信方法であって、
   前記ローカルエリア基地局装置が、ワイドエリア用の無線通信方式とは異なるローカルエリア用の無線通信方式で、前記ローカルエリア基地局装置の検出に用いられる検出信号を前記移動端末装置に送信するステップと、
   前記ローカルエリア基地局装置が、前記ローカルエリア用の無線通信方式で、前記検出信号に付随した付随制御信号であり、ローカルエリア単独で接続制御を行うための付随制御信号を前記移動端末装置に送信するステップと、
   前記移動端末装置が、前記検出信号のうち前記ローカルエリア単独での接続制御用に確保された検出信号を受信した場合にのみ、前記付随制御信号を受信するステップとを有することを特徴とする通信方法。

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