JP2013516884A - 無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法 - Google Patents

無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法 Download PDF

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Abstract

無線通信システムにおける基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信するステップと、無線リソース制御測定報告をユーザ端末機(UE)から受信するステップと、上記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信するステップとを含む。

Description

本発明は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させるための方法に関する。
最近では、2つ以上の基地局が階層的に運営される、階層セル構造を有する無線通信システムが開発されている。このような無線通信システムの一例を、図1に示す。
図1は、従来技術による階層セル構造を有する無線通信システムの一例を示す。
図1を参照すると、無線通信システムは、上位基地局100及び下位基地局120を含む。上位基地局100は、下位基地局120のセルカバレッジ(Cell Coverage)を含むマクロセル(Macro Cell)カバレッジ110を提供する。また、下位基地局120は、上位基地局100のセルカバレッジ110の一部に対応するセルカバレッジ130を有する。
上述した無線通信システムの構造において、上位基地局100のセルカバレッジ110内の特定の地域130でトラフィック量(traffic load)が急増する場合に、対応する地域130に提供された下位基地局に基づいて基地局設備の増設又は再配置なしに増加されたトラフィックを効率的に処理することができるという長所がある。
無線通信システムにおいて、トラフィック量は、一定の期間(例えば、24時間、1週間など)時間の経過とともに変化する。すなわち、ビジネスタイムゾーンのように無線通信システムの使用が頻繁な時間帯では、ユーザの増加とともに比較的多い量のトラフィックが発生し、これに反して、深夜の時間帯では比較的少ない量のトラフィックが発生する。
無線通信システムにおいて、トラフィック量が最も多い時間帯にもユーザに円滑なサービスを提供することができるように、基地局の容量(Capacity)は、一般的に最も多いトラフィック量が発生する時間帯のトラフィック処理を容易にできるようにする容量に設定される。
また、従来技術による無線通信システムにおいて、基地局は、トラフィック量が相対的に少ない時間帯にも正常のサービスを提供するための基本動作を実行する。一例として、これらの基本動作は、システム情報送信、第1及び第2の同期信号(Primary/Secondary Synchronizing Signal)送信、参照信号(Reference Signal)送信動作などを含む。
このような基本動作が実行されることにより、基地局では相当の量の電力が消費される。具体的に、基地局が最大トラフィックを処理するために100%の基準電力を消費すると仮定する場合に、基準電力の約52%が基地局において基本動作の実行のために継続的に消費される可能性がある。
基地局のセルカバレッジ内にトラフィックがまったく存在しない場合にも、基地局は、上記のような基本動作を実行することにより継続的に電力を消費する。特に、階層セル構造を有する無線通信システムでは、複数の下位基地局が使用され、したがって、対応するセル内の基地局の電力消費がより一層増加するという問題があった。
本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び/又は不都合に取り組み、少なくとも以下の便宜を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて対応するセルカバレッジ内のトラフィック量に従って上位基地局との通信を介してスイッチのターンオン(ON)又はターンオフ(OFF)を行うための下位基地局の電力消費を減少させる方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信するステップと、無線リソース制御(RRC)測定報告をユーザ端末機(UE)から受信するステップと、上記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信するステップとを有し、上記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行する基地局のうちの少なくとも1つを含み、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明の他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信するステップと、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行するステップと、上記上位基地局から上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、上記ターンオフ動作を実行するステップとを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局を提供する。上記上位基地局は、ユーザ端末機(UE)から無線リソース制御(RRC)測定報告を受信する受信部と、エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信し、上記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信する基地局インターフェース部とを有し、上記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行する基地局の中の少なくとも1つを含み、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらなる他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局を提供する。上記下位基地局は、エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信する基地局インターフェース部と、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行し、上記基地局インターフェース部を介して上記上位基地局から上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、上記ターンオフ動作を実行する制御部とを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらなる他の1つの態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングするステップと、上記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを上位基地局に送信するステップと、上記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが上記上位基地局から受信される場合にターンオフ動作を実行するステップとを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにまた他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが上記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認するステップと、上記残っている空き容量に基づいて上記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定するステップと、上記決定の結果に従って上記リクエストに対応する応答を上記下位基地局に送信するステップとを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにまた他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局を提供する。上記下位基地局は、上位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングし、上記基地局インターフェース部を制御することにより上記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを上記上位基地局に送信し、上記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが上記上位基地局から受信される場合に、ターンオフ動作を実行する制御部とを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにその他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局を提供する。上記上位基地局は、下位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、上記下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが上記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認し、上記残っている空き容量に基づいて上記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定し、上記決定の結果に従って、上記基地局インターフェース部を制御することにより上記リクエストに対応する応答を上記下位基地局に送信する制御部とを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明の実施形態によると、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて、下位基地局は、自身のセルカバレッジ内のトラフィック量に従って上位基地局との通信を通してターンオン又はターンオフを行うことができる。したがって、無線通信システムで消費される電力を減少させることができる。また、無線通信プロバイダーは、設備投資コストに比べて運営コストを減少させることによりさらに経済的に無線通信システムを運用することができる。
本発明の実施形態の上述した及び他の様相、特徴、及び利点は、以下の添付図面が併用された後述の詳細な説明から、より一層明らかになるだろう。
従来技術による階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態によるホットゾーン(HZ)基地局がターンオフ動作を実行する階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態によるHZ基地局がターンオン動作を実行する階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作のための信号フロー図である。 本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作のための信号フロー図である。 本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるHZ基地局の動作モード間の遷移を示す。
添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供されたものであり、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、単なる1つの実施形態に過ぎない。従って、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明する実施形態の様々な変更及び修正が可能あるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。
次の説明及び請求項に使用する用語及び単語は、辞典的意味に限定されるものではなく、発明者により本発明の理解を明確にし且つ一貫性を保てるようにするために使用される。従って、特許請求の範囲とこれと均等なものに基づいて定義されるものであり、本発明の実施形態の説明は、単に実施例を提供するためのものであって、本発明の目的を限定するものでないことは、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者に明らかである。
英文明細書に記載の“a”、“an”、及び“the”、すなわち単数形は、文脈中に特記で明示されない限り、複数形を含むことは、当業者にはわかることである。したがって、例えば、“コンポーネント表面(a component surface)”との記載は、1つ又は複数の表面を含む。
本発明の実施形態は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。具体的に、本発明の実施形態は、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて自身のセルカバレッジ内のトラフィック量の変化に従って上位基地局との通信を通じてターンオン又はターンオフを行う下位基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。
本発明の実施形態による無線通信システムは、例えば、上位基地局であるマクロ基地局のセルカバレッジ内に下位基地局であるホットゾーン(Hot zone:以下、“HZ”と称する)基地局が含まれる階層的セル構造を含む。しかしながら、無線通信システムがマクロ基地局及びピコ(pico)基地局、マクロ基地局及びフェムト(femto)基地局、マクロ基地局及び中継(Relay)基地局などを含む階層的なセル構造を含むことができることは当業者に自明である。
HZ基地局は、マクロ基地局のセルカバレッジ内に大容量データトラフィック密集地域のユーザにサービスを提供するために追加的に設置された基地局を意味する。HZ基地局は、マクロ基地局と類似した機能を実行するが、マクロ基地局より相対的に小さいセルカバレッジ及び相対的に小さい送信出力を有することを特徴とする。
HZ基地局は、地域の特性及び設置目的に従って様々に実現されるとよい。例えば、HZ基地局は、高層建築物又はショッピングモールなどのような建物内で提供されるか、又は室外(例えば、キャンパス、遊園地、ダウンタウンオフィス地域など)で提供されるとよい。
1つの実施形態において、HZ基地局が次のように運用されるものと仮定する。
− 業務/営業時間中のようにHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が多い場合に、HZ基地局は、スイッチオン状態を保持し、ユーザ端末機(User Equipment:UE)にサービスを提供する。
− 夜間又は週末/休日の間にHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が少ない場合に、HZ基地局はターンオフされる。また、HZ基地局からサービスの提供を受けたUEは、上位基地局であるマクロ基地局にハンドオーバされることにより連続したサービスの提供を受ける。
− 業務/営業時間の開始に従ってHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が増加する場合に、マクロ基地局は、ターンオフ状態を維持するHZ基地局の中で対応するセルカバレッジ内のトラフィック量の増加が予想されるHZ基地局を感知し、この感知されたHZ基地局をターンオンさせる。このターンオンされたHZ基地局は、自身のセルカバレッジ内のUEにサービスを直接提供する。
HZ基地局の動作は、次のような2種類の動作に大別されるとよい。
− HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量がしきい値以下に減少した場合に、HZ基地局は、電力消費を減少させるためにターンオフ動作を実行する。
− セルカバレッジ内のトラフィック量がこのしきい値以上に増加した場合に、ターンオフされているHZ基地局はターンオン動作を実行する。
ターンオフ動作は、マクロ基地局との通信のための構成部(例えば、X2インターフェース部、S1インターフェース部、又はバックホール(Backhaul)ユニット)を除外した構成部(例えば、無線通信のための送受信部)の電源を終了させる動作を示す。また、ターンオン動作は、電源が終了した構成部の電源を再開する動作を示す。
したがって、HZ基地局は、ターンオフ動作を通して不必要な電力消費を減少させ、無線通信に従うすべての信号をUEに送信することにより自身のセルカバレッジ内のUEにサービスを提供することができるという長所がある。
以下、図2A及び図2Bを参照して、HZ基地局が上述した2種類の動作を実行する無線通信システムについて具体的に説明する。
まず、図2Aは、本発明の実施形態によるHZ基地局のターンオフ動作が実行される階層セル構造を有する無線通信システムを示す。
図2Aを参照すると、無線通信システムは、マクロ基地局(Macro eNodeB)200、第1のHZ基地局(Hot Zone eNodeB)210、及び第2のHZ基地局220を含む。
マクロ基地局200は、X2インターフェース、S1インターフェース、又はバックホールユニットのような基地局インターフェースを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220に接続される。便宜上、マクロ基地局200がバックホールユニットを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220に接続される場合を、例を挙げて説明する。
マクロ基地局200は、バックホールユニットを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220と有線上でバックホールメッセージなどを交換することができる。
第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220は、マクロ基地局200と通信を実行し、ターンオン又はターンオフ動作を実行する。また、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされる場合にも、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がマクロ基地局200と通信を実行することができるようにするインターフェース、例えば、バックホールインターフェースはターンオンを維持する。
図2Aにおいて、第1のHZ基地局210は、セルカバレッジ215内にUEが存在しないことを感知し、ターンオフ動作を実行する。また、第2のHZ基地局220のセルカバレッジ225内のトラフィック量がしきい値より小さい場合には、第2のHZ基地局220は、UE230がそのセルカバレッジ225内に存在してもターンオフ動作を実行する。この際に、セルカバレッジ225内のUE230は、第2のHZ基地局220がターンオフされるに従って、マクロ基地局200へのハンドオーバを実行することによりマクロ基地局200からサービスの提供を受ける。
マクロ基地局200は、自身のセルカバレッジ205内にターンオフされたHZ基地局のリスト、すなわち、ターンオフHZリスト205を記憶し管理する。例えば、図2Aは、マクロ基地局200が第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の情報をターンオフHZリスト250に記憶し管理することを示す。
図2Aに示すように、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされた後に、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220は、図2Bに示すようにターンオンされるとよい。
図2Bは、本発明の実施形態によるHZ基地局のターンオン動作が実行される階層セル構造を有する無線通信システムを示す。図2Bの無線通信システムは、図2Aの無線通信システムと同一の構成を有する。
図2Bを参照すると、図2Aに示すように、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされた状態において第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の各々は、自身のセルカバレッジ215、225内のトラフィック量を確認する。また、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の各々は、この確認されたトラフィック量に従ってターンオン動作を実行するか否かを決定する。
例えば、図2Aの状態で確認されたトラフィック量がしきい値より少ないものと判定される場合に、第1のHZ基地局210は、UE213が自身のセルカバレッジ215内に存在してもターンオフ状態を維持する。したがって、UE213は、マクロ基地局200からサービスの提供を受ける。
第2のHZ基地局220のセルカバレッジ225内のUEの個数が図2Aの状態に比べて増加するので、この確認されたトラフィック量がしきい値より多いものと判定される場合に、第2のHZ基地局220はターンオン動作を実行する。また、第2のHZ基地局220がターンオンされた後に、自身のセルカバレッジ225内のUE230、240にサービスを直接提供する。
第1のHZ基地局210のセルカバレッジ215内のトラフィック量が増加する場合に、第1のHZ基地局210は、ターンオン動作を実行し、自身のセルカバレッジ215内のUEにサービスを直接提供することもできる。
第2のHZ基地局220がターンオン動作を実行するので、マクロ基地局200は、ターンオフHZリスト250から第2のHZ基地局220のデータを削除する。したがって、第1のHZ基地局210のデータだけがターンオフHZリスト250に記憶される。
次いで、図3を参照して本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作を説明する。
図3は、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作のための信号フロー図である。
信号フローは、マクロ基地局300、HZ基地局310、及びUE320間で発生する。マクロ基地局300、HZ基地局310、及びUE320は、図2Aのマクロ基地局200、第2のHZ基地局220、及びUE230にそれぞれ対応する。
ステップ330において、HZ基地局310は、自身のセルカバレッジ内のUE320とアップリンク(Uplink:UL)及びダウンリンク(Downlink:DL)データを送受信する。ステップ332において、HZ基地局310は、自身のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下であるか否かを周期的にモニタリングする。例えば、HZ基地局310は、最近の一定の期間内にセル内のユーザに割り当てられたリソースブロック(Resource Block)の総和がしきい値以下であるか否かをモニタリングする。
モニタリングの結果として、モニタリングされたトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下である場合に、ステップ334において、HZ基地局310は、バックアップリクエストメッセージ(Back-up Request Message)をマクロ基地局300に送信する。
バックアップリクエストメッセージは、HZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィック量情報を含み、このトラフィック量情報は、例えば、割り当てられた帯域幅の合計、割り当てられた副搬送波の合計、又は割り当てられたリソースブロックの合計のようなリソース割り当て情報を含むことができる。
HZ基地局310は、例えば、OA&M(Operation, Administration, and Maintenance)サーバから、マクロ基地局300が上位基地局であることを示す情報を取得することができる。これとは異なり、HZ基地局310は、ハンドオーバ準備(Preparation)対象基地局に関する頻度数統計情報に基づいて頻度数が最も高い基地局を自身のセルカバレッジと重複する(Overlay)上位基地局として判定することができる。
このバックアップリクエストメッセージを受信したマクロ基地局300は、ステップ336において、自身の空き容量を確認した後に、HZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができるか否かを判定する。ステップ336が実行される間に、ステップ338において、HZ基地局310及びUE320は、UL及びDLデータを送受信する。
自身の空き容量がHZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができるものと判定する場合に、マクロ基地局300は、ステップ340に進み、バックアップ応答メッセージをHZ基地局310に送信する。
これとは異なり、マクロ基地局300は、自身の空き容量がHZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができないものと判定する場合に、図3に図示しなかったが、バックアップ失敗メッセージをHZ基地局310に送信する。
HZ基地局310は、このバックアップ失敗メッセージを受信する場合に、所定のバックオフ時間(Tback_off_switch_OFF)の間にバックアップリクエストメッセージをマクロ基地局300に送信しない。
しかしながら、HZ基地局310は、このバックアップ応答メッセージを受信する場合に、ステップ342において、送信(TX)電力を時間が経過するにつれて段階的に減少させる。このバックアップ応答メッセージは、HZ基地局310がターンオフ動作を実行するか否かを示す情報、時間とともに減少する電力減少量(例えば、△Preduction)に関する情報、及びTX電力を減少させなければならない時間間隔を示す時間間隔情報などを含む。
これに従って、HZ基地局310は、このバックアップ応答メッセージに含まれている情報に基づいてターンオフ動作を実行しなければならないことを判定し、時間間隔情報に従う単位時間ごとにTX電力を△Preductionだけ減少させることができる。
HZ基地局310がTX電力を減少させる場合に、UE320は、HZ基地局310から受信された信号の強度が弱くなることを感知し、したがって、マクロ基地局300へのハンドオーバを実行しなければならないことを判定する。したがって、ステップ344において、UE320は、HZ基地局310からマクロ基地局300へのハンドオーバを実行する。
一実施形態において、UEは、HZ基地局310によりマクロ基地局300に強制的にハンドオーバされることもある。この場合に、HZ基地局310のTX電力を段階的に減少させる処理は省略されてもよい。
ステップ344において、このハンドオーバが完了すると、マクロ基地局300及びUE320は、ステップ346においてUL及びDLデータを送受信する。すなわち、UE320は、マクロ基地局300からサービスの提供を受ける。
TX電力を減少させる時間間隔が最後の時点(Preduction_min)に到達する場合に、HZ基地局310は、ステップ348において、バックアップ完了メッセージをマクロ基地局300に送信する。
マクロ基地局300へのハンドオーバを実行しない他のUEが存在する場合に、HZ基地局310は、対応するUEをマクロ基地局300にハンドオーバさせる動作を実行する。
また、ステップ330乃至ステップ348が完了する場合に、HZ基地局310は、ステップ350においてターンオフ動作を実行する。
ステップ350において、バックアップ完了メッセージをHZ基地局320から受信したマクロ基地局300は、ステップ352において、HZ基地局310のIDをターンオフHZリストに付加することによりターンオフHZリストをアップデートする。
上述したようなターンオフ動作を通して、HZ基地局310は、トラフィック量が少ない場合に電力が不必要に消費されることを便利に防止することができる。
以下、図4を参照して、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作について説明する。
図4は、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作のための信号フロー図である。
信号フローは、マクロ基地局400、第1のHZ基地局410、第2のHZ基地局420、及びUE430間で発生する。マクロ基地局400、第1のHZ基地局410、第2のHZ基地局420、及びUE430は、図2Bのマクロ基地局200、第1のHZ基地局210、第2のHZ基地局220、及びUE230にそれぞれ対応する。
また、図4の手順は、図3のターンオフ動作に続いて実行されることができる。例えば、図4の手順は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420がすべてターンオフされ、第2のHZ基地局420がマクロ基地局400からサービスの提供を受ける場合に実行されるとよい。
図4を参照すると、ステップ440において、マクロ基地局400は、ターンオフ状態に従ってエネルギーセービングモード(Energy Saving Mode)に入った第2のHZ基地局420のセルカバレッジ内のUE430とUL及びDLデータを送受信する。すなわち、マクロ基地局400は、サービスをUE430に提供する。
ステップ442において、マクロ基地局400は、サービスをUE430に提供しつつ自身のセルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングする。例えば、マクロ基地局400は、最近の一定の期間内にセル内のユーザに割り当てられたリソースブロックの総和がしきい値以上であるか否かをモニタリングする。
マクロ基地局400のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以上である場合に、ステップ444において、マクロ基地局400は、ターンオフHZリストに記憶されたHZ基地局、すなわち、一時的なターンオン動作を要請する一時的なセル活性化リクエスト(Temporary Cell Activation Request)を第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420に送信する。ステップ444におけるセル一時活性化リクエスト送信は、マクロ基地局400が第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420のうちで自身のセルカバレッジ内のトラフィックを分散させるための基地局を選択するために実行される。
セル一時活性化リクエストは、マクロ基地局400のセルカバレッジ内のターンオフ状態である第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420が所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を実行するように指示するために使用される。
ステップ446において、セル一時活性化リクエストを受信した第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、セル一時活性化応答をマクロ基地局400に送信する。この時に、一時的なターンオン動作が不可能である場合には、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、セル一時活性化失敗メッセージをマクロ基地局400に送信する。その後に、マクロ基地局400は、セル一時活性化失敗メッセージを送信したHZ基地局を、トラフィックを分散するターンオン対象基地局から除外する。
第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420がセル一時活性化応答を送信した後に、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、ステップ448及びステップ450でセル一時活性化リクエストで定義されたパラメータに従って一時的なターンオン動作を実行する。
このセル一時活性化リクエストは、一時的なターンオン動作が実行される時間間隔を示す時間間隔情報及びTX電力情報を含む。したがって、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、この時間間隔情報に従う時間間隔の間にTX電力情報に従うTX電力を使用して一時的なターンオン動作を実行する。
HZ基地局別に一時的なターンオン動作を実行する時間は、同一であってもよく又は異なっていてもよい。また、この一時的なターンオン動作の間に、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、ステップ452において、制御チャネルを通して同期信号又はパイロット信号のような参照(Reference)信号を含む制御信号をUE430に送信することができる。
UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420から受信される制御信号に基づいて自身と最も隣接した位置にあるHZ基地局を識別する。具体的に、UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420から受信された制御信号の強度、すなわち、RSRP(Reference Signal Received Power)レベルを測定する。UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420のうちでさらに大きいRSRPレベルに対応する基地局を自身と最も隣接した位置にあるHZ基地局として識別する。
図4において、UE430が第2のHZ基地局420のセルカバレッジ内にあるので、第2のHZ基地局420は、UE430と最も隣接した位置にある基地局として識別される。
ステップ454において、UE430は、この識別されたHZ基地局に関する情報、例えば、第2のHZ基地局420のID及びあらかじめ測定されたRSRPレベル情報を含む無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)測定報告をマクロ基地局400に送信する。
その後に、マクロ基地局400は、UE430が送信したRRC測定報告に基づいて、ステップ456においてターンオン対象HZ基地局を決定する。この時に、マクロ基地局400は、このRRC測定報告だけでなく、ターンオン候補HZ基地局に従うUEの数及びサービス品質リクエスト(Quality of Service(QoS)requirement)情報を追加で使用することができる。
マクロ基地局400は、RRC測定報告に含まれているHZ基地局のIDをターンオフHZリスト内に記憶されたHZ基地局のIDと比較することにより、UE430がどのHZ基地局のセルカバレッジ内に位置するかを判定する。また、マクロ基地局400は、RSRPレベル情報に基づいて対応するHZ基地局の無線環境を予測する。
マクロ基地局400は、ステップ458において、エネルギーセービングモードでのターンオン対象HZ基地局である第2のHZ基地局420がターンオン動作を実行することを指示するセル活性化リクエスト(Cell activation Request)を送信し、ステップ460において、残りの候補HZ基地局、すなわち、第1のHZ基地局410がエネルギーセービングモードへの進入のためのターンオフ動作を実行することを指示するセル非活性化リクエスト(Cell Deactivation Request)を送信する。
このセル活性化リクエストを受信すると、第2のHZ基地局420は、ステップ462において、ターンオン動作を実行することにより正常の基地局動作を実行する。このセル非活性化リクエストを受信した第1のHZ基地局410は、ステップ464において一時的なターンオン動作を終了し、ターンオフ動作を実行する。
また、ステップ466において、マクロ基地局400は、ターンオフHZリストから第2のHZ基地局420のIDを削除することによりこのターンオフHZリストをアップデートする。
UE430は、ステップ468において、マクロ基地局400からターンオンされた第2のHZ基地局420へのハンドオーバを実行する。このようなハンドオーバは、ステップ454において、このRRC測定報告に基づいて、マクロ基地局400又はターンオンされた第2のHZ基地局420により初期化されることができる。
このハンドオーバが完了すると、ステップ470において、UE430は、第2のHZ基地局420とUL及びDLデータを送受信する。したがって、UE430は、第2のHZ基地局420からサービスの提供を受ける。
図4において、バックホールを通して送信されたメッセージは実線で表示され、無線通信を通して送信されるメッセージは点線で表示される。すなわち、バックホールインターフェースを通した通信は、マクロ基地局400と第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420との間で実行され、無線インターフェースを通した無線通信は、マクロ基地局400とUE430との間及び第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420とUE430との間で実行される。
次いで、図5を参照して本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成について説明する。
図5は、本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成を示すブロック図である。
図5を参照すると、マクロ基地局は、送信部500、受信部502、基地局インターフェース部504、メモリ506、及び制御部508を含む。
送信部500は、DLデータをUEに送信する。受信部502は、UEから送信されるULデータを受信する。
基地局インターフェース部504は、マクロ基地局のセルカバレッジ内に存在するHZ基地局との通信を実行するためのインターフェースを提供する。
メモリ506は、マクロ基地局のセルカバレッジ内にターンオフされたHZ基地局のリストであるターンオフHZリストを記憶する。
制御部508は、送信部500、受信部502、基地局インターフェース部504、及びメモリ506を制御し、マクロ基地局の全般的な動作を制御する。
制御部508は、バックアップリクエストメッセージをHZ基地局から受信すると、バックアップリクエストメッセージに含まれているトラフィック量情報に基づいて自身の残っている空き容量を確認し、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができるか否かを判定する。
残っている空き容量がHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができるものと判定される場合に、制御部508は、バックアップ応答メッセージをHZ基地局に送信する。しかしながら、残っている空き容量がHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができないものと判定される場合に、制御部508は、バックアップ失敗メッセージをHZ基地局に送信する。
HZ基地局又はHZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEがマクロ基地局にハンドオーバを要請する場合に、制御部508は、ハンドオーバを実行した後にサービスをUEに提供する。バックアップ完了メッセージをHZ基地局から受信すると、制御部508は、HZ基地局がターンオフされることを判定し、メモリ506に記憶されたターンオフHZリストをアップデートする。すなわち、制御部508は、メモリ506に記憶されたターンオフHZリストから対応するHZ基地局のIDを削除する。
一方、マクロ基地局のセルカバレッジ内のHZ基地局がすべてターンオフされた状態において、制御部508は、HZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEにサービスを提供することができる。このような状態において、制御部508は、マクロ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングする。
マクロ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以上である場合に、制御部508は、ターンオフHZリストに記憶されたHZ基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信する。また、制御部508は、HZ基地局からセル一時活性化応答メッセージ又はセル一時活性化失敗メッセージを受信する。ここで、制御部508は、セル一時活性化失敗メッセージを送信したHZ基地局を、トラフィックを分散するターンオン対象基地局から除外する。
セル一時活性化応答メッセージを送信したHZ基地局の中の1つのセルカバレッジ内に位置したUEからRRC測定報告を受信すると、制御部508は、この受信されたRRC測定報告に基づいてターンオン対象HZ基地局を決定する。
制御部508は、この決定されたターンオン対象HZ基地局にセル活性化リクエストを送信し、セル非活性化リクエストを残りのHZ基地局に送信する。その後に、制御部508は、この決定されたターンオン対象HZ基地局のIDをターンオフHZリストから削除することによりターンオフHZリストをアップデートする。
その後に、制御部508は、RRC測定報告を送信したUEがこの決定されたターンオン対象HZ基地局にハンドオーバすることができるようにハンドオーバ処理を実行する。ここで、このハンドオーバ処理は、このRRC測定報告に基づいて、制御部508又はこの決定されたターンオン対象HZ基地局により初期化されるとよい。
次いで、本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を示すブロック図である。
図6を参照すると、HZ基地局は、送信部600、受信部602、基地局インターフェース部604、及び制御部606を含む。
送信部600は、制御信号を含むDLデータをUEに送信し、受信部602は、UEにより送信されるULデータを受信する。
基地局インターフェース部604は、HZ基地局のセルカバレッジを含むマクロ基地局との通信を実行するためのインターフェースを提供する。
制御部606は、送信部600、受信部602、及び基地局インターフェース部604を制御し、HZ基地局の全般的な動作を制御する。
制御部606は、HZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEとUL及びDLデータを送受信する。また、制御部606は、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下であるか否かを周期的にモニタリングする。このトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下である場合に、制御部606は、バックアップリクエストメッセージをマクロ基地局に送信する。
ここで、マクロ基地局からバックアップ失敗メッセージを受信すると、制御部606は、所定のバックオフ期間の間にバックアップリクエストメッセージをマクロ基地局に送信しない。
また、バックアップ応答メッセージをマクロ基地局から受信すると、制御部606は、バックアップ応答メッセージに含まれている電力減少量情報及び時間間隔情報に基づいて、この時間間隔情報に従う単位時間ごとに電力減少量情報に従う電力減少量だけTX電力を減少させる。
上述したように、TX電力が減少する場合に、UEは、マクロ基地局へのハンドオーバを実行する。したがって、制御部606は、UEがマクロ基地局にハンドオーバすることができるようにする動作を実行する。
TX電力を減少させる時間間隔が最後の時点に到達する場合に、制御部606は、バックアップ完了メッセージをマクロ基地局に送信する。この時に、マクロ基地局へのハンドオーバを実行しない他のUEが存在する場合に、制御部606は、対応するUEがマクロ基地局にハンドオーバすることができるようにする動作を実行する。
また、上述したような動作がすべて完了した後に、制御部606はターンオフ動作を実行する。
一方、ターンオフ状態において、セル一時活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、制御部606は、セル一時活性化応答をマクロ基地局に送信する。また、制御部606は、このセル一時活性化リクエストで定義されたパラメータに従って一時的なセル活性化動作を実行する。
このセル一時活性化リクエストは、一時的なセル活性化動作が実行される時間間隔を示す時間間隔情報及びTX電力情報を含む。したがって、制御部606は、この時間間隔情報に従う時間間隔の間にTX電力情報に従うTX電力を使用してこの一時的なセル活性化動作を実行する。
上記のような一時的なセル活性化動作が不可能である場合に、制御部606は、セル一時活性化失敗メッセージをマクロ基地局に送信する。この一時的なセル活性化動作の間に、制御部606は、制御チャネルを介して同期信号又はパイロット信号のような参照信号を含む制御信号をUEに送信する。
マクロ基地局からセル活性化リクエストを受信すると、制御部606は、ターンオン動作を実行することにより正常の基地局動作を実行する。これとは異なり、セル非活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、制御部606はターンオフ動作を実行する。
制御部606は、ターンオン動作を実行する場合に、UEがマクロ基地局からHZ基地局へのハンドオーバを実行することができるようにする動作を実行する。このハンドオーバ処理は、UEから送信されたRRC測定報告に基づいて、マクロ基地局又はターンオンされた制御部606により初期化されるとよい。
このハンドオーバ処理を完了すると、制御部606は、UEとUL及びDLデータを送受信する。すなわち、制御部606はサービスをUEに提供する。
以下、本発明の実施形態によるHZ基地局の動作モード間の遷移手順を、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の実施形態によるHZ基地局(すなわち、eNodeB)の動作モード間の遷移を示す。
HZ基地局は、3つの動作モードのうちの1つで動作することができる。この3つの動作モードは、ターンオンされ、UEと信号を送受信することができる正常の送受信モード700と、ターンオフされ、UEと信号を送受信することができない送受信オフモード710と、信号をUEに一時的に送信することができる一時的なターンオンモード720とを含む。
上述したように、HZ基地局は、ターンオン及びターンオフ動作に従って動作モード間の遷移動作を反復する。
具体的に、ターンオンされ、正常の送受信モード700で動作しているHZ基地局がステップ730において図3のステップ348と同様にバックアップ完了メッセージを受信する場合に、ターンオフ動作を実行し、送受信オフモード710に遷移する。
本発明の他の実施形態において、送受信オフモード710に遷移したHZ基地局は、ステップ732においてタイマーが満了した場合に、ターンオン動作を実行し、正常の送受信モード700に遷移することができる。
本発明の実施形態において、図3及び図4のステップに加えてタイマー基盤ステップが考慮され実行されるとよい。
これに関して、HZ基地局が送受信オフモード710に遷移する場合に、タイマーを初期化した後に所定の期間が経過しタイマーが満了した場合に、正常の送受信モード700に遷移する。その後に、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量がしきい値以下である場合に、HZ基地局は、図3で説明したターンオフ動作に従ってさらに送受信オフモード710に遷移する。
また、送受信オフモード710に入ったHZ基地局は、タイマーを初期化した後にタイマーが満了する前にセル一時活性化リクエストを受信する場合に、図4で説明したターンオン動作に従って送受信オフモード710又は正常の送受信モード700に遷移する。
具体的に、ステップ734において、HZ基地局は、送受信オフモード710で動作する間に、図4のステップ446と同様にマクロ基地局により送信されたセル一時活性化リクエストに応じてセル一時活性化応答をマクロ基地局に送信する場合に、一時的なターンオンモード720に遷移する。
また、一時的なターンオンモードにおいて、HZ基地局は、セル一時活性化リクエストに含まれている時間間隔情報及びTX電力情報に基づいて一時的なターンオン動作を実行する。
この後に、ステップ736において、一時的なセル非活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、一時的なターンオンモード720のHZ基地局は、ターンオフ動作を実行し、送受信オフモード710に遷移する。
これとは異なり、ステップ738において、図4のステップ458と同様にセル活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、一時的なターンオンモード720のHZ基地局は、ターンオン動作を実行し、正常の送受信モード700に遷移する。
したがって、上述した3つのモード間の遷移を通して、HZ基地局は、UEに対するサービス提供を満足させつつ消費される電力を効率的に減少させることができる。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。
本発明は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させるための方法に関する。
最近では、2つ以上の基地局が階層的に運営される、階層セル構造を有する無線通信システムが開発されている。このような無線通信システムの一例を、図1に示す。
図1は、従来技術による階層セル構造を有する無線通信システムの一例を示す。
図1を参照すると、無線通信システムは、上位基地局100及び下位基地局120を含む。上位基地局100は、下位基地局120のセルカバレッジ(Cell Coverage)を含むマクロセル(Macro Cell)カバレッジ110を提供する。また、下位基地局120は、上位基地局100のセルカバレッジ110の一部に対応するセルカバレッジ130を有する。
上述した無線通信システムの構造において、上位基地局100のセルカバレッジ110内の特定の地域130でトラフィック量(traffic load)が急増する場合に、対応する地域130に提供された下位基地局に基づいて基地局設備の増設又は再配置なしに増加されたトラフィックを効率的に処理することができるという長所がある。
無線通信システムにおいて、トラフィック量は、一定の期間(例えば、24時間、1週間など)時間の経過とともに変化する。すなわち、ビジネスタイムゾーンのように無線通信システムの使用が頻繁な時間帯では、ユーザの増加とともに比較的多い量のトラフィックが発生し、これに反して、深夜の時間帯では比較的少ない量のトラフィックが発生する。
無線通信システムにおいて、トラフィック量が最も多い時間帯にもユーザに円滑なサービスを提供することができるように、基地局の容量(Capacity)は、一般的に最も多いトラフィック量が発生する時間帯のトラフィック処理を容易にできるようにする容量に設定される。
また、従来技術による無線通信システムにおいて、基地局は、トラフィック量が相対的に少ない時間帯にも正常のサービスを提供するための基本動作を実行する。一例として、これらの基本動作は、システム情報送信、第1及び第2の同期信号(Primary/Secondary Synchronizing Signal)送信、参照信号(Reference Signal)送信動作などを含む。
このような基本動作が実行されることにより、基地局では相当の量の電力が消費される。具体的に、基地局が最大トラフィックを処理するために100%の基準電力を消費すると仮定する場合に、基準電力の約52%が基地局において基本動作の実行のために継続的に消費される可能性がある。
基地局のセルカバレッジ内にトラフィックがまったく存在しない場合にも、基地局は、上記のような基本動作を実行することにより継続的に電力を消費する。特に、階層セル構造を有する無線通信システムでは、複数の下位基地局が使用され、したがって、対応するセル内の基地局の電力消費がより一層増加するという問題があった。
本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び/又は不都合に取り組み、少なくとも以下の便宜を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて対応するセルカバレッジ内のトラフィック量に従って上位基地局との通信を介してスイッチのターンオン(ON)又はターンオフ(OFF)を行うための下位基地局の電力消費を減少させる方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信するステップと、無線リソース制御(RRC)測定報告をユーザ端末機(UE)から受信するステップと、上記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信するステップとを有し、上記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行する基地局のうちの少なくとも1つを含み、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明の他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信するステップと、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行するステップと、上記上位基地局から上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、上記ターンオフ動作を実行するステップとを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局を提供する。上記上位基地局は、ユーザ端末機(UE)から無線リソース制御(RRC)測定報告を受信する受信部と、エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信し、上記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信する基地局インターフェース部とを有し、上記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行する基地局の中の少なくとも1つを含み、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらなる他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局を提供する。上記下位基地局は、エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信する基地局インターフェース部と、上記セル活性化リクエストに従って上記ターンオン動作を実行し、上記基地局インターフェース部を介して上記上位基地局から上記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、上記ターンオフ動作を実行する制御部とを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は、上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらなる他の1つの態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングするステップと、上記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを上位基地局に送信するステップと、上記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが上記上位基地局から受信される場合にターンオフ動作を実行するステップとを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにまた他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。上記方法は、下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが上記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認するステップと、上記残っている空き容量に基づいて上記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定するステップと、上記決定の結果に従って上記リクエストに対応する応答を上記下位基地局に送信するステップとを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにまた他の態様によれば、無線通信システムにおける下位基地局を提供する。上記下位基地局は、上位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングし、上記基地局インターフェース部を制御することにより上記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを上記上位基地局に送信し、上記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが上記上位基地局から受信される場合に、ターンオフ動作を実行する制御部とを有し、上記上位基地局は上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明のさらにその他の態様によれば、無線通信システムにおける上位基地局を提供する。上記上位基地局は、下位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、上記下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが上記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認し、上記残っている空き容量に基づいて上記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定し、上記決定の結果に従って、上記基地局インターフェース部を制御することにより上記リクエストに対応する応答を上記下位基地局に送信する制御部とを有し、上記上位基地局は、上記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、上記下位基地局は上記上位基地局のセルカバレッジ内に含まれた基地局を含むことを特徴とする。
本発明の実施形態によると、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて、下位基地局は、自身のセルカバレッジ内のトラフィック量に従って上位基地局との通信を通してターンオン又はターンオフを行うことができる。したがって、無線通信システムで消費される電力を減少させることができる。また、無線通信プロバイダーは、設備投資コストに比べて運営コストを減少させることによりさらに経済的に無線通信システムを運用することができる。
本発明の実施形態の上述した及び他の様相、特徴、及び利点は、以下の添付図面が併用された後述の詳細な説明から、より一層明らかになるだろう。
従来技術による階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態によるホットゾーン(HZ)基地局がターンオフ動作を実行する階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態によるHZ基地局がターンオン動作を実行する階層セル構造を有する無線通信システムを示す。 本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作のための信号フロー図である。 本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作のための信号フロー図である。 本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるHZ基地局の動作モード間の遷移を示す。
添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供されたものであり、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、単なる1つの実施形態に過ぎない。従って、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明する実施形態の様々な変更及び修正が可能あるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。
次の説明及び請求項に使用する用語及び単語は、辞典的意味に限定されるものではなく、発明者により本発明の理解を明確にし且つ一貫性を保てるようにするために使用される。従って、特許請求の範囲とこれと均等なものに基づいて定義されるものであり、本発明の実施形態の説明は、単に実施例を提供するためのものであって、本発明の目的を限定するものでないことは、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者に明らかである。
英文明細書に記載の“a”、“an”、及び“the”、すなわち単数形は、文脈中に特記で明示されない限り、複数形を含むことは、当業者にはわかることである。したがって、例えば、“コンポーネント表面(a component surface)”との記載は、1つ又は複数の表面を含む。
本発明の実施形態は、無線通信システムにおける基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。具体的に、本発明の実施形態は、階層セル構造を有する無線通信システムにおいて自身のセルカバレッジ内のトラフィック量の変化に従って上位基地局との通信を通じてターンオン又はターンオフを行う下位基地局の電力消費を減少させる方法を提供する。
本発明の実施形態による無線通信システムは、例えば、上位基地局であるマクロ基地局のセルカバレッジ内に下位基地局であるホットゾーン(Hot zone:以下、“HZ”と称する)基地局が含まれる階層的セル構造を含む。しかしながら、無線通信システムがマクロ基地局及びピコ(pico)基地局、マクロ基地局及びフェムト(femto)基地局、マクロ基地局及び中継(Relay)基地局などを含む階層的なセル構造を含むことができることは当業者に自明である。
HZ基地局は、マクロ基地局のセルカバレッジ内に大容量データトラフィック密集地域のユーザにサービスを提供するために追加的に設置された基地局を意味する。HZ基地局は、マクロ基地局と類似した機能を実行するが、マクロ基地局より相対的に小さいセルカバレッジ及び相対的に小さい送信出力を有することを特徴とする。
HZ基地局は、地域の特性及び設置目的に従って様々に実現されるとよい。例えば、HZ基地局は、高層建築物又はショッピングモールなどのような建物内で提供されるか、又は室外(例えば、キャンパス、遊園地、ダウンタウンオフィス地域など)で提供されるとよい。
1つの実施形態において、HZ基地局が次のように運用されるものと仮定する。
− 業務/営業時間中のようにHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が多い場合に、HZ基地局は、スイッチオン状態を保持し、ユーザ端末機(User Equipment:UE)にサービスを提供する。
− 夜間又は週末/休日の間にHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が少ない場合に、HZ基地局はターンオフされる。また、HZ基地局からサービスの提供を受けたUEは、上位基地局であるマクロ基地局にハンドオーバされることにより連続したサービスの提供を受ける。
− 業務/営業時間の開始に従ってHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が増加する場合に、マクロ基地局は、ターンオフ状態を維持するHZ基地局の中で対応するセルカバレッジ内のトラフィック量の増加が予想されるHZ基地局を感知し、この感知されたHZ基地局をターンオンさせる。このターンオンされたHZ基地局は、自身のセルカバレッジ内のUEにサービスを直接提供する。
HZ基地局の動作は、次のような2種類の動作に大別されるとよい。
− HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量がしきい値以下に減少した場合に、HZ基地局は、電力消費を減少させるためにターンオフ動作を実行する。
− セルカバレッジ内のトラフィック量がこのしきい値以上に増加した場合に、ターンオフされているHZ基地局はターンオン動作を実行する。
ターンオフ動作は、マクロ基地局との通信のための構成部(例えば、X2インターフェース部、S1インターフェース部、又はバックホール(Backhaul)ユニット)を除外した構成部(例えば、無線通信のための送受信部)の電源を終了させる動作を示す。また、ターンオン動作は、電源が終了した構成部の電源を再開する動作を示す。
したがって、HZ基地局は、ターンオフ動作を通して不必要な電力消費を減少させ、無線通信に従うすべての信号をUEに送信することにより自身のセルカバレッジ内のUEにサービスを提供することができるという長所がある。
以下、図2A及び図2Bを参照して、HZ基地局が上述した2種類の動作を実行する無線通信システムについて具体的に説明する。
まず、図2Aは、本発明の実施形態によるHZ基地局のターンオフ動作が実行される階層セル構造を有する無線通信システムを示す。
図2Aを参照すると、無線通信システムは、マクロ基地局(Macro eNodeB)200、第1のHZ基地局(Hot Zone eNodeB)210、及び第2のHZ基地局220を含む。
マクロ基地局200は、X2インターフェース、S1インターフェース、又はバックホールユニットのような基地局インターフェースを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220に接続される。便宜上、マクロ基地局200がバックホールユニットを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220に接続される場合を、例を挙げて説明する。
マクロ基地局200は、バックホールユニットを通して第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220と有線上でバックホールメッセージなどを交換することができる。
第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220は、マクロ基地局200と通信を実行し、ターンオン又はターンオフ動作を実行する。また、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされる場合にも、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がマクロ基地局200と通信を実行することができるようにするインターフェース、例えば、バックホールインターフェースはターンオンを維持する。
図2Aにおいて、第1のHZ基地局210は、セルカバレッジ215内にUEが存在しないことを感知し、ターンオフ動作を実行する。また、第2のHZ基地局220のセルカバレッジ225内のトラフィック量がしきい値より小さい場合には、第2のHZ基地局220は、UE230がそのセルカバレッジ225内に存在してもターンオフ動作を実行する。この際に、セルカバレッジ225内のUE230は、第2のHZ基地局220がターンオフされるに従って、マクロ基地局200へのハンドオーバを実行することによりマクロ基地局200からサービスの提供を受ける。
マクロ基地局200は、自身のセルカバレッジ205内にターンオフされたHZ基地局のリスト、すなわち、ターンオフHZリスト205を記憶し管理する。例えば、図2Aは、マクロ基地局200が第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の情報をターンオフHZリスト250に記憶し管理することを示す。
図2Aに示すように、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされた後に、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220は、図2Bに示すようにターンオンされるとよい。
図2Bは、本発明の実施形態によるHZ基地局のターンオン動作が実行される階層セル構造を有する無線通信システムを示す。図2Bの無線通信システムは、図2Aの無線通信システムと同一の構成を有する。
図2Bを参照すると、図2Aに示すように、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220がターンオフされた状態において第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の各々は、自身のセルカバレッジ215、225内のトラフィック量を確認する。また、第1のHZ基地局210及び第2のHZ基地局220の各々は、この確認されたトラフィック量に従ってターンオン動作を実行するか否かを決定する。
例えば、図2Aの状態で確認されたトラフィック量がしきい値より少ないものと判定される場合に、第1のHZ基地局210は、UE213が自身のセルカバレッジ215内に存在してもターンオフ状態を維持する。したがって、UE213は、マクロ基地局200からサービスの提供を受ける。
第2のHZ基地局220のセルカバレッジ225内のUEの個数が図2Aの状態に比べて増加するので、この確認されたトラフィック量がしきい値より多いものと判定される場合に、第2のHZ基地局220はターンオン動作を実行する。また、第2のHZ基地局220がターンオンされた後に、自身のセルカバレッジ225内のUE230、240にサービスを直接提供する。
第1のHZ基地局210のセルカバレッジ215内のトラフィック量が増加する場合に、第1のHZ基地局210は、ターンオン動作を実行し、自身のセルカバレッジ215内のUEにサービスを直接提供することもできる。
第2のHZ基地局220がターンオン動作を実行するので、マクロ基地局200は、ターンオフHZリスト250から第2のHZ基地局220のデータを削除する。したがって、第1のHZ基地局210のデータだけがターンオフHZリスト250に記憶される。
次いで、図3を参照して本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作を説明する。
図3は、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオフ動作のための信号フロー図である。
信号フローは、マクロ基地局300、HZ基地局310、及びUE320間で発生する。マクロ基地局300、HZ基地局310、及びUE320は、図2Aのマクロ基地局200、第2のHZ基地局220、及びUE230にそれぞれ対応する。
ステップ330において、HZ基地局310は、自身のセルカバレッジ内のUE320とアップリンク(Uplink:UL)及びダウンリンク(Downlink:DL)データを送受信する。ステップ332において、HZ基地局310は、自身のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下であるか否かを周期的にモニタリングする。例えば、HZ基地局310は、最近の一定の期間内にセル内のユーザに割り当てられたリソースブロック(Resource Block)の総和がしきい値以下であるか否かをモニタリングする。
モニタリングの結果として、モニタリングされたトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下である場合に、ステップ334において、HZ基地局310は、バックアップリクエストメッセージ(Back-up Request Message)をマクロ基地局300に送信する。
バックアップリクエストメッセージは、HZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィック量情報を含み、このトラフィック量情報は、例えば、割り当てられた帯域幅の合計、割り当てられた副搬送波の合計、又は割り当てられたリソースブロックの合計のようなリソース割り当て情報を含むことができる。
HZ基地局310は、例えば、OA&M(Operation, Administration, and Maintenance)サーバから、マクロ基地局300が上位基地局であることを示す情報を取得することができる。これとは異なり、HZ基地局310は、ハンドオーバ準備(Preparation)対象基地局に関する頻度数統計情報に基づいて頻度数が最も高い基地局を自身のセルカバレッジと重複する(Overlay)上位基地局として判定することができる。
このバックアップリクエストメッセージを受信したマクロ基地局300は、ステップ336において、自身の空き容量を確認した後に、HZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができるか否かを判定する。ステップ336が実行される間に、ステップ338において、HZ基地局310及びUE320は、UL及びDLデータを送受信する。
自身の空き容量がHZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができるものと判定する場合に、マクロ基地局300は、ステップ340に進み、バックアップ応答メッセージをHZ基地局310に送信する。
これとは異なり、マクロ基地局300は、自身の空き容量がHZ基地局310のセルカバレッジ内のトラフィックを追加で収容することができないものと判定する場合に、図3に図示しなかったが、バックアップ失敗メッセージをHZ基地局310に送信する。
HZ基地局310は、このバックアップ失敗メッセージを受信する場合に、所定のバックオフ時間(Tback_off_switch_OFF)の間にバックアップリクエストメッセージをマクロ基地局300に送信しない。
しかしながら、HZ基地局310は、このバックアップ応答メッセージを受信する場合に、ステップ342において、送信(TX)電力を時間が経過するにつれて段階的に減少させる。このバックアップ応答メッセージは、HZ基地局310がターンオフ動作を実行するか否かを示す情報、時間とともに減少する電力減少量(例えば、△Preduction)に関する情報、及びTX電力を減少させなければならない時間間隔を示す時間間隔情報などを含む。
これに従って、HZ基地局310は、このバックアップ応答メッセージに含まれている情報に基づいてターンオフ動作を実行しなければならないことを判定し、時間間隔情報に従う単位時間ごとにTX電力を△Preductionだけ減少させることができる。
HZ基地局310がTX電力を減少させる場合に、UE320は、HZ基地局310から受信された信号の強度が弱くなることを感知し、したがって、マクロ基地局300へのハンドオーバを実行しなければならないことを判定する。したがって、ステップ344において、UE320は、HZ基地局310からマクロ基地局300へのハンドオーバを実行する。
一実施形態において、UEは、HZ基地局310によりマクロ基地局300に強制的にハンドオーバされることもある。この場合に、HZ基地局310のTX電力を段階的に減少させる処理は省略されてもよい。
ステップ344において、このハンドオーバが完了すると、マクロ基地局300及びUE320は、ステップ346においてUL及びDLデータを送受信する。すなわち、UE320は、マクロ基地局300からサービスの提供を受ける。
TX電力を減少させる時間間隔が最後の時点(Preduction_min)に到達する場合に、HZ基地局310は、ステップ348において、バックアップ完了メッセージをマクロ基地局300に送信する。
マクロ基地局300へのハンドオーバを実行しない他のUEが存在する場合に、HZ基地局310は、対応するUEをマクロ基地局300にハンドオーバさせる動作を実行する。
また、ステップ330乃至ステップ348が完了する場合に、HZ基地局310は、ステップ350においてターンオフ動作を実行する。
ステップ350において、バックアップ完了メッセージをHZ基地局320から受信したマクロ基地局300は、ステップ352において、HZ基地局310のIDをターンオフHZリストに付加することによりターンオフHZリストをアップデートする。
上述したようなターンオフ動作を通して、HZ基地局310は、トラフィック量が少ない場合に電力が不必要に消費されることを便利に防止することができる。
以下、図4を参照して、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作について説明する。
図4は、本発明の実施形態による階層セル構造を有する無線通信システムにおけるHZ基地局のターンオン動作のための信号フロー図である。
信号フローは、マクロ基地局400、第1のHZ基地局410、第2のHZ基地局420、及びUE430間で発生する。マクロ基地局400、第1のHZ基地局410、第2のHZ基地局420、及びUE430は、図2Bのマクロ基地局200、第1のHZ基地局210、第2のHZ基地局220、及びUE230にそれぞれ対応する。
また、図4の手順は、図3のターンオフ動作に続いて実行されることができる。例えば、図4の手順は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420がすべてターンオフされ、第2のHZ基地局420がマクロ基地局400からサービスの提供を受ける場合に実行されるとよい。
図4を参照すると、ステップ440において、マクロ基地局400は、ターンオフ状態に従ってエネルギーセービングモード(Energy Saving Mode)に入った第2のHZ基地局420のセルカバレッジ内のUE430とUL及びDLデータを送受信する。すなわち、マクロ基地局400は、サービスをUE430に提供する。
ステップ442において、マクロ基地局400は、サービスをUE430に提供しつつ自身のセルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングする。例えば、マクロ基地局400は、最近の一定の期間内にセル内のユーザに割り当てられたリソースブロックの総和がしきい値以上であるか否かをモニタリングする。
マクロ基地局400のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以上である場合に、ステップ444において、マクロ基地局400は、ターンオフHZリストに記憶されたHZ基地局、すなわち、一時的なターンオン動作を要請する一時的なセル活性化リクエスト(Temporary Cell Activation Request)を第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420に送信する。ステップ444におけるセル一時活性化リクエスト送信は、マクロ基地局400が第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420のうちで自身のセルカバレッジ内のトラフィックを分散させるための基地局を選択するために実行される。
セル一時活性化リクエストは、マクロ基地局400のセルカバレッジ内のターンオフ状態である第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420が所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を実行するように指示するために使用される。
ステップ446において、セル一時活性化リクエストを受信した第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、セル一時活性化応答をマクロ基地局400に送信する。この時に、一時的なターンオン動作が不可能である場合には、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、セル一時活性化失敗メッセージをマクロ基地局400に送信する。その後に、マクロ基地局400は、セル一時活性化失敗メッセージを送信したHZ基地局を、トラフィックを分散するターンオン対象基地局から除外する。
第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420がセル一時活性化応答を送信した後に、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、ステップ448及びステップ450でセル一時活性化リクエストで定義されたパラメータに従って一時的なターンオン動作を実行する。
このセル一時活性化リクエストは、一時的なターンオン動作が実行される時間間隔を示す時間間隔情報及びTX電力情報を含む。したがって、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、この時間間隔情報に従う時間間隔の間にTX電力情報に従うTX電力を使用して一時的なターンオン動作を実行する。
HZ基地局別に一時的なターンオン動作を実行する時間は、同一であってもよく又は異なっていてもよい。また、この一時的なターンオン動作の間に、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420は、ステップ452において、制御チャネルを通して同期信号又はパイロット信号のような参照(Reference)信号を含む制御信号をUE430に送信することができる。
UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420から受信される制御信号に基づいて自身と最も隣接した位置にあるHZ基地局を識別する。具体的に、UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420から受信された制御信号の強度、すなわち、RSRP(Reference Signal Received Power)レベルを測定する。UE430は、第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420のうちでさらに大きいRSRPレベルに対応する基地局を自身と最も隣接した位置にあるHZ基地局として識別する。
図4において、UE430が第2のHZ基地局420のセルカバレッジ内にあるので、第2のHZ基地局420は、UE430と最も隣接した位置にある基地局として識別される。
ステップ454において、UE430は、この識別されたHZ基地局に関する情報、例えば、第2のHZ基地局420のID及びあらかじめ測定されたRSRPレベル情報を含む無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)測定報告をマクロ基地局400に送信する。
その後に、マクロ基地局400は、UE430が送信したRRC測定報告に基づいて、ステップ456においてターンオン対象HZ基地局を決定する。この時に、マクロ基地局400は、このRRC測定報告だけでなく、ターンオン候補HZ基地局に従うUEの数及びサービス品質リクエスト(Quality of Service(QoS)requirement)情報を追加で使用することができる。
マクロ基地局400は、RRC測定報告に含まれているHZ基地局のIDをターンオフHZリスト内に記憶されたHZ基地局のIDと比較することにより、UE430がどのHZ基地局のセルカバレッジ内に位置するかを判定する。また、マクロ基地局400は、RSRPレベル情報に基づいて対応するHZ基地局の無線環境を予測する。
マクロ基地局400は、ステップ458において、エネルギーセービングモードでのターンオン対象HZ基地局である第2のHZ基地局420がターンオン動作を実行することを指示するセル活性化リクエスト(Cell activation Request)を送信し、ステップ460において、残りの候補HZ基地局、すなわち、第1のHZ基地局410がエネルギーセービングモードへの進入のためのターンオフ動作を実行することを指示するセル非活性化リクエスト(Cell Deactivation Request)を送信する。
このセル活性化リクエストを受信すると、第2のHZ基地局420は、ステップ462において、ターンオン動作を実行することにより正常の基地局動作を実行する。このセル非活性化リクエストを受信した第1のHZ基地局410は、ステップ464において一時的なターンオン動作を終了し、ターンオフ動作を実行する。
また、ステップ466において、マクロ基地局400は、ターンオフHZリストから第2のHZ基地局420のIDを削除することによりこのターンオフHZリストをアップデートする。
UE430は、ステップ468において、マクロ基地局400からターンオンされた第2のHZ基地局420へのハンドオーバを実行する。このようなハンドオーバは、ステップ454において、このRRC測定報告に基づいて、マクロ基地局400又はターンオンされた第2のHZ基地局420により初期化されることができる。
このハンドオーバが完了すると、ステップ470において、UE430は、第2のHZ基地局420とUL及びDLデータを送受信する。したがって、UE430は、第2のHZ基地局420からサービスの提供を受ける。
図4において、バックホールを通して送信されたメッセージは実線で表示され、無線通信を通して送信されるメッセージは点線で表示される。すなわち、バックホールインターフェースを通した通信は、マクロ基地局400と第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420との間で実行され、無線インターフェースを通した無線通信は、マクロ基地局400とUE430との間及び第1のHZ基地局410及び第2のHZ基地局420とUE430との間で実行される。
次いで、図5を参照して本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成について説明する。
図5は、本発明の実施形態によるマクロ基地局の構成を示すブロック図である。
図5を参照すると、マクロ基地局は、送信部500、受信部502、基地局インターフェース部504、メモリ506、及び制御部508を含む。
送信部500は、DLデータをUEに送信する。受信部502は、UEから送信されるULデータを受信する。
基地局インターフェース部504は、マクロ基地局のセルカバレッジ内に存在するHZ基地局との通信を実行するためのインターフェースを提供する。
メモリ506は、マクロ基地局のセルカバレッジ内にターンオフされたHZ基地局のリストであるターンオフHZリストを記憶する。
制御部508は、送信部500、受信部502、基地局インターフェース部504、及びメモリ506を制御し、マクロ基地局の全般的な動作を制御する。
制御部508は、バックアップリクエストメッセージをHZ基地局から受信すると、バックアップリクエストメッセージに含まれているトラフィック量情報に基づいて自身の残っている空き容量を確認し、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができるか否かを判定する。
残っている空き容量がHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができるものと判定される場合に、制御部508は、バックアップ応答メッセージをHZ基地局に送信する。しかしながら、残っている空き容量がHZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィックを収容することができないものと判定される場合に、制御部508は、バックアップ失敗メッセージをHZ基地局に送信する。
HZ基地局又はHZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEがマクロ基地局にハンドオーバを要請する場合に、制御部508は、ハンドオーバを実行した後にサービスをUEに提供する。バックアップ完了メッセージをHZ基地局から受信すると、制御部508は、HZ基地局がターンオフされることを判定し、メモリ506に記憶されたターンオフHZリストをアップデートする。すなわち、制御部508は、メモリ506に記憶されたターンオフHZリストから対応するHZ基地局のIDを追加する。
一方、マクロ基地局のセルカバレッジ内のHZ基地局がすべてターンオフされた状態において、制御部508は、HZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEにサービスを提供することができる。このような状態において、制御部508は、マクロ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングする。
マクロ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以上である場合に、制御部508は、ターンオフHZリストに記憶されたHZ基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信する。また、制御部508は、HZ基地局からセル一時活性化応答メッセージ又はセル一時活性化失敗メッセージを受信する。ここで、制御部508は、セル一時活性化失敗メッセージを送信したHZ基地局を、トラフィックを分散するターンオン対象基地局から除外する。
セル一時活性化応答メッセージを送信したHZ基地局の中の1つのセルカバレッジ内に位置したUEからRRC測定報告を受信すると、制御部508は、この受信されたRRC測定報告に基づいてターンオン対象HZ基地局を決定する。
制御部508は、この決定されたターンオン対象HZ基地局にセル活性化リクエストを送信し、セル非活性化リクエストを残りのHZ基地局に送信する。その後に、制御部508は、この決定されたターンオン対象HZ基地局のIDをターンオフHZリストから削除することによりターンオフHZリストをアップデートする。
その後に、制御部508は、RRC測定報告を送信したUEがこの決定されたターンオン対象HZ基地局にハンドオーバすることができるようにハンドオーバ処理を実行する。ここで、このハンドオーバ処理は、このRRC測定報告に基づいて、制御部508又はこの決定されたターンオン対象HZ基地局により初期化されるとよい。
次いで、本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の実施形態によるHZ基地局の構成を示すブロック図である。
図6を参照すると、HZ基地局は、送信部600、受信部602、基地局インターフェース部604、及び制御部606を含む。
送信部600は、制御信号を含むDLデータをUEに送信し、受信部602は、UEにより送信されるULデータを受信する。
基地局インターフェース部604は、HZ基地局のセルカバレッジを含むマクロ基地局との通信を実行するためのインターフェースを提供する。
制御部606は、送信部600、受信部602、及び基地局インターフェース部604を制御し、HZ基地局の全般的な動作を制御する。
制御部606は、HZ基地局のセルカバレッジ内に位置したUEとUL及びDLデータを送受信する。また、制御部606は、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下であるか否かを周期的にモニタリングする。このトラフィック量が所定の期間の間にしきい値以下である場合に、制御部606は、バックアップリクエストメッセージをマクロ基地局に送信する。
ここで、マクロ基地局からバックアップ失敗メッセージを受信すると、制御部606は、所定のバックオフ期間の間にバックアップリクエストメッセージをマクロ基地局に送信しない。
また、バックアップ応答メッセージをマクロ基地局から受信すると、制御部606は、バックアップ応答メッセージに含まれている電力減少量情報及び時間間隔情報に基づいて、この時間間隔情報に従う単位時間ごとに電力減少量情報に従う電力減少量だけTX電力を減少させる。
上述したように、TX電力が減少する場合に、UEは、マクロ基地局へのハンドオーバを実行する。したがって、制御部606は、UEがマクロ基地局にハンドオーバすることができるようにする動作を実行する。
TX電力を減少させる時間間隔が最後の時点に到達する場合に、制御部606は、バックアップ完了メッセージをマクロ基地局に送信する。この時に、マクロ基地局へのハンドオーバを実行しない他のUEが存在する場合に、制御部606は、対応するUEがマクロ基地局にハンドオーバすることができるようにする動作を実行する。
また、上述したような動作がすべて完了した後に、制御部606はターンオフ動作を実行する。
一方、ターンオフ状態において、セル一時活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、制御部606は、セル一時活性化応答をマクロ基地局に送信する。また、制御部606は、このセル一時活性化リクエストで定義されたパラメータに従って一時的なセル活性化動作を実行する。
このセル一時活性化リクエストは、一時的なセル活性化動作が実行される時間間隔を示す時間間隔情報及びTX電力情報を含む。したがって、制御部606は、この時間間隔情報に従う時間間隔の間にTX電力情報に従うTX電力を使用してこの一時的なセル活性化動作を実行する。
上記のような一時的なセル活性化動作が不可能である場合に、制御部606は、セル一時活性化失敗メッセージをマクロ基地局に送信する。この一時的なセル活性化動作の間に、制御部606は、制御チャネルを介して同期信号又はパイロット信号のような参照信号を含む制御信号をUEに送信する。
マクロ基地局からセル活性化リクエストを受信すると、制御部606は、ターンオン動作を実行することにより正常の基地局動作を実行する。これとは異なり、セル非活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、制御部606はターンオフ動作を実行する。
制御部606は、ターンオン動作を実行する場合に、UEがマクロ基地局からHZ基地局へのハンドオーバを実行することができるようにする動作を実行する。このハンドオーバ処理は、UEから送信されたRRC測定報告に基づいて、マクロ基地局又はターンオンされた制御部606により初期化されるとよい。
このハンドオーバ処理を完了すると、制御部606は、UEとUL及びDLデータを送受信する。すなわち、制御部606はサービスをUEに提供する。
以下、本発明の実施形態によるHZ基地局の動作モード間の遷移手順を、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の実施形態によるHZ基地局(すなわち、eNodeB)の動作モード間の遷移を示す。
HZ基地局は、3つの動作モードのうちの1つで動作することができる。この3つの動作モードは、ターンオンされ、UEと信号を送受信することができる正常の送受信モード700と、ターンオフされ、UEと信号を送受信することができない送受信オフモード710と、信号をUEに一時的に送信することができる一時的なターンオンモード720とを含む。
上述したように、HZ基地局は、ターンオン及びターンオフ動作に従って動作モード間の遷移動作を反復する。
具体的に、ターンオンされ、正常の送受信モード700で動作しているHZ基地局がステップ730において図3のステップ348と同様にバックアップ完了メッセージを受信する場合に、ターンオフ動作を実行し、送受信オフモード710に遷移する。
本発明の他の実施形態において、送受信オフモード710に遷移したHZ基地局は、ステップ732においてタイマーが満了した場合に、ターンオン動作を実行し、正常の送受信モード700に遷移することができる。
本発明の実施形態において、図3及び図4のステップに加えてタイマー基盤ステップが考慮され実行されるとよい。
これに関して、HZ基地局が送受信オフモード710に遷移する場合に、タイマーを初期化した後に所定の期間が経過しタイマーが満了した場合に、正常の送受信モード700に遷移する。その後に、HZ基地局のセルカバレッジ内のトラフィック量がしきい値以下である場合に、HZ基地局は、図3で説明したターンオフ動作に従ってさらに送受信オフモード710に遷移する。
また、送受信オフモード710に入ったHZ基地局は、タイマーを初期化した後にタイマーが満了する前にセル一時活性化リクエストを受信する場合に、図4で説明したターンオン動作に従って送受信オフモード710又は正常の送受信モード700に遷移する。
具体的に、ステップ734において、HZ基地局は、送受信オフモード710で動作する間に、図4のステップ446と同様にマクロ基地局により送信されたセル一時活性化リクエストに応じてセル一時活性化応答をマクロ基地局に送信する場合に、一時的なターンオンモード720に遷移する。
また、一時的なターンオンモードにおいて、HZ基地局は、セル一時活性化リクエストに含まれている時間間隔情報及びTX電力情報に基づいて一時的なターンオン動作を実行する。
この後に、ステップ736において、セル非活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、一時的なターンオンモード720のHZ基地局は、ターンオフ動作を実行し、送受信オフモード710に遷移する。
これとは異なり、ステップ738において、図4のステップ458と同様にセル活性化リクエストをマクロ基地局から受信すると、一時的なターンオンモード720のHZ基地局は、ターンオン動作を実行し、正常の送受信モード700に遷移する。
したがって、上述した3つのモード間の遷移を通して、HZ基地局は、UEに対するサービス提供を満足させつつ消費される電力を効率的に減少させることができる。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

Claims (28)

  1. 無線通信システムにおける上位基地局が電力消費を減少させる方法であって、
    エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信するステップと、
    無線リソース制御(RRC)測定報告をユーザ端末機(UE)から受信するステップと、
    前記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に前記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信するステップと、
    を有し、
    前記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、前記セル活性化リクエストに従って前記ターンオン動作を実行する基地局のうちの少なくとも1つを含み、前記上位基地局は、前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は、前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記セル活性化リクエストが所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を要請するセル一時活性化リクエストである場合に、
    前記セル活性化リクエストを送信するステップは、
    前記一時的なターンオン動作を実行する基地局のうちの第1の基地局に前記セル活性化リクエストを送信するステップと、
    前記一時的なターンオン動作を実行する基地局のうちで前記第1の基地局を除いた残りの基地局に前記セル非活性化リクエストを送信するステップと、
    を有し、
    前記第1の基地局は、前記無線リソース制御測定報告に従って決定されたターンオン対象基地局を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ターンオン動作は、無線通信のためのすべての信号を送信する動作を含み、前記一時的なターンオン動作は、無線リソース制御測定のために要請される同期信号及び参照信号を含む所定の期間の間に信号を送信する動作を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. ターンオフ基地局リストから前記第1の基地局に関する情報を削除し、前記ユーザ端末機を前記第1の基地局にハンドオーバするステップをさらに有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法であって、
    エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信するステップと、
    前記セル活性化リクエストに従って前記ターンオン動作を実行するステップと、
    前記上位基地局から前記エネルギーセービングモードへの進入のためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、前記ターンオフ動作を実行するステップとを有し、
    前記上位基地局は、前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は、前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする方法。
  6. 前記セル活性化リクエストが所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を要請するセル一時活性化リクエストを含む場合に、前記ターンオン動作を実行するステップは、前記一時的なターンオン動作を実行するステップを有することを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記一時的なターンオン動作を実行する間に前記上位基地局から前記セル活性化リクエストを受信すると、前記ターンオン動作を実行するステップと、
    前記一時的なターンオン動作を実行する間に前記上位基地局から前記セル非活性化リクエストを受信すると、前記ターンオフ動作を実行することにより前記エネルギーセービングモードに入るステップとをさらに有することを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記ターンオン動作は無線通信のためのすべての信号を送信する動作を含み、前記一時的なターンオン動作は無線リソース制御測定のために要請される同期信号及び参照信号を含む所定の期間の間の信号を送信する動作を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. 無線通信システムにおける上位基地局であって、
    ユーザ端末機(UE)から無線リソース制御(RRC)測定報告を受信する受信部と、
    エネルギーセービングモードでの下位基地局にターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを送信し、前記無線リソース制御測定報告に従って決定された、少なくとも1つのターンオフ対象基地局に前記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを送信する基地局インターフェース部と、を有し、
    前記少なくとも1つのターンオフ対象基地局は、前記セル活性化リクエストに従って前記ターンオン動作を実行する基地局の中の少なくとも1つを含み、前記上位基地局は、前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は、前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする上位基地局。
  10. 前記基地局インターフェース部は、前記セル活性化リクエストが所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を要請するセル一時活性化リクエストである場合に、前記一時的なターンオン動作を実行する基地局のうちの第1の基地局に前記セル活性化リクエストを送信し、前記一時的なターンオン動作を実行する基地局のうちの前記第1の基地局を除いた残りの基地局に前記セル非活性化リクエストを送信し、
    前記第1の基地局は、前記無線リソース制御測定報告に従って決定されたターンオン対象基地局を含むことを特徴とする請求項9に記載の上位基地局。
  11. 前記ターンオン動作は無線通信のためのすべての信号を送信する動作を含み、前記一時的なターンオン動作は無線リソース制御測定のために要請される同期信号及び参照信号を含む所定の期間の間の信号を送信する動作を含むことを特徴とする請求項10に記載の上位基地局。
  12. ターンオフ基地局リストから前記第1の基地局に関する情報を削除し、前記ユーザ端末機を前記第1の基地局にハンドオーバする制御部をさらに有することを特徴とする請求項10に記載の上位基地局。
  13. 無線通信システムにおける下位基地局であって、
    エネルギーセービングモードにおいて上位基地局からターンオン動作の実行を指示するセル活性化リクエストを受信する基地局インターフェース部と、
    前記セル活性化リクエストに従って前記ターンオン動作を実行し、前記基地局インターフェース部を介して前記上位基地局から前記エネルギーセービングモードへ入るためのターンオフ動作の実行を指示するセル非活性化リクエストを受信すると、前記ターンオフ動作を実行する制御部とを有し、
    前記上位基地局は、前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は、前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする下位基地局。
  14. 前記制御部は、前記セル活性化リクエストが所定の期間の間のターンオン動作に対応する一時的なターンオン動作を要請するセル一時活性化リクエストを有する場合に、前記一時的なターンオン動作を実行することを特徴とする請求項13に記載の下位基地局。
  15. 前記制御部は、前記一時的なターンオン動作を実行する間に前記上位基地局から前記セル活性化リクエストを受信すると、前記ターンオン動作を実行し、前記一時的なターンオン動作を実行する間に前記上位基地局から前記セル非活性化リクエストを受信すると、前記ターンオフ動作を実行することにより前記エネルギーセービングモードに入ることを特徴とする請求項14に記載の下位基地局。
  16. 前記ターンオン動作は無線通信のためのすべての信号を送信する動作を含み、前記一時的なターンオン動作は無線リソース制御測定のために要請される同期信号及び参照信号を含む所定の期間の間の信号を送信する動作を含むことを特徴とする請求項14に記載の下位基地局。
  17. 無線通信システムにおける下位基地局が電力消費を減少させる方法であって、
    セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングするステップと、
    前記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを上位基地局に送信するステップと、
    前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが前記上位基地局から受信される場合にターンオフ動作を実行するステップと、を有し、
    前記上位基地局は前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする方法。
  18. 前記メッセージに含まれた情報を使用して時間をかけてステップ別に送信電力を減少させるステップと、
    前記送信電力を減少させるための時間間隔の最後の時点で前記ターンオフ動作の実行を示すメッセージを前記上位基地局に送信するステップと、
    前記ターンオフ動作を実行する前に、前記下位基地局のセルカバレッジ内のユーザ端末機(UE)のための前記上位基地局へのハンドオーバを実行するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
  19. 前記ターンオフ動作は、前記上位基地局との通信のための構成部以外の構成部への電力供給を中断する動作を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
  20. 無線通信システムにおける上位基地局の電力消費を減少させる方法であって、
    下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが前記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認するステップと、
    前記残っている空き容量に基づいて前記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定するステップと、
    前記決定の結果に従って前記リクエストに対応する応答を前記下位基地局に送信するステップと、を有し、
    前記上位基地局は前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする方法。
  21. 前記下位基地局のターンオフ動作の実行を示すメッセージが受信される場合に、前記下位基地局がターンオフされることを判定し、前記下位基地局の情報をターンオフ基地局リストに付加することにより前記ターンオフ基地局リストをアップデートするステップをさらに有し、
    前記ターンオフ動作は、前記上位基地局と前記下位基地局との間の通信のための構成部以外の構成部への電力供給を中断する動作を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  22. 前記リクエストに対応する応答を送信するステップは、前記トラフィックを追加で収容することができる場合に、前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージを前記下位基地局に送信するステップと、
    前記トラフィックを追加で収容することができない場合に、前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージを前記下位基地局に送信するステップと、を有することを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 無線通信システムにおける下位基地局であって、
    上位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、
    セルカバレッジ内のトラフィック量を周期的にモニタリングし、前記基地局インターフェース部を制御することにより前記セルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストを前記上位基地局に送信し、前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージが前記上位基地局から受信される場合に、ターンオフ動作を実行する制御部と、を有し、
    前記上位基地局は前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする下位基地局。
  24. 前記制御部は、前記メッセージに含まれた情報を使用して時間をかけてステップ別に送信電力を減少させ、前記送信電力を減少させるための時間間隔の最後の時点で前記ターンオフ動作の実行を示すメッセージを前記上位基地局に送信し、前記ターンオフ動作を実行する前に、前記下位基地局のセルカバレッジ内のユーザ端末機(UE)のための前記上位基地局へのハンドオーバを実行することを特徴とする請求項23に記載の下位基地局。
  25. 前記ターンオフ動作は、前記上位基地局との通信のための構成部以外の構成部への電力供給を中断する動作を有することを特徴とする請求項23に記載の下位基地局。
  26. 無線通信システムにおける上位基地局であって、
    下位基地局と通信を実行する基地局インターフェース部と、
    前記下位基地局のセルカバレッジ内のトラフィックの収容のためのリクエストが前記下位基地局から受信される場合に、残っている空き容量を確認し、前記残っている空き容量に基づいて前記トラフィックが追加で収容されるか否かを決定し、前記決定の結果に従って、前記基地局インターフェース部を制御することにより前記リクエストに対応する応答を前記下位基地局に送信する制御部と、を有し、
    前記上位基地局は、前記下位基地局のセルカバレッジを含むセルカバレッジを有する基地局を含み、前記下位基地局は前記上位基地局のセルカバレッジに含まれた基地局を含むことを特徴とする上位基地局。
  27. ターンオフ基地局のリストを含むターンオフ基地局リストを記憶するメモリをさらに有し、
    前記制御部は、前記下位基地局のターンオフ動作の実行を示すメッセージが受信される場合に、前記下位基地局がターンオフされることを判定し、前記下位基地局の情報を前記ターンオフ基地局リストに付加することにより前記ターンオフ基地局リストをアップデートし、
    前記ターンオフ動作は、前記基地局インターフェース部以外の構成部への電力供給を中断する動作を有することを特徴とする請求項26に記載の上位基地局。
  28. 前記制御部は、前記トラフィックを追加で収容することができる場合に、前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージを前記下位基地局に送信し、前記トラフィックを追加で収容することができない場合に、前記トラフィックの収容が可能であることを示すメッセージを前記下位基地局に送信することを特徴とする請求項26に記載の上位基地局。
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