JP4859678B2

JP4859678B2 - セル選択方法、ユーザ端末及びセル選択装置

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Publication number: JP4859678B2
Application number: JP2007001852A
Authority: JP
Inventors: 幹生岩村
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-01-09
Also published as: JP2008172373A; WO2008084661A1

Description

本発明は、移動通信の技術分野に関し、特にＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおけるセル選択方法、ユーザ端末、セル選択装置及び基地局に関する。

移動通信システムでは、ユーザ端末は伝搬環境の良好なセルで通信するために、セルサーチを行う。典型的には、ユーザ端末は、セルサーチを行って検出された周辺セルの伝搬レベルと自セル（ユーザ端末が通信中の場合にはＳｅｒｖｉｎｇセルといい、ユーザ端末が待ち受け中の場合にはＣａｍｐｅｄセルという）の伝搬レベルとを比較して、所定の要件を満たした場合に周辺セルを選択（ハンドオーバ又はセル再選択）する。例えば、周辺セルの伝搬レベルとＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベルとのレベル差が一定期間継続した場合に、周辺セルを選択する（非特許文献１参照）。

Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）における送信電力制御を図１に示す。Ｗ−ＣＤＭＡでは、伝搬レベルが小さくなると、基地局の送信電力を大きくすることにより、ユーザ端末の受信電力（受信ＳＩＲ）を最適に保っている。なお、データレートは一定である。このように、Ｗ−ＣＤＭＡでは基地局が送信電力を変化させているため、負荷が高くなるほど送信電力が増大し、よって他セル干渉が増大する。その結果、更に送信電力を増大させる必要が生じ、送信電力や干渉量に負荷状況が反映される。従って、ユーザ端末が受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）を測定することで、基地局の負荷状況を把握することができる（非特許文献２参照）。
３ＧＰＰＴＳ２５．３０４ｖｅｒ６．９．０Ｗ−ＣＤＭＡ移動通信方式、立川敬二監修、平成１４年３月１５日第４刷発行、１２６〜１２７ページ

一方、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）や３ＧＰＰで標準化が進められているＬＴＥ（Long Term Evolution）の無線アクセスでは、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される。ＡＭＣが適用されるときの送信電力を図２に示す。ＡＭＣでは、伝搬レベルが良好なほどデータレートを高速にして、送信電力は一定の値に保持される。すなわち、セルの負荷状況が送信電力に反映されない。従って、ユーザ端末がセルサーチを行って検出された周辺セルの下りパイロット信号の受信電力や受信ＳＩＲを測定しても、周辺セルの負荷状況を把握することができないという問題がある。その結果、負荷の高いセルを選択すると、ユーザ端末のスループットが低下することになる。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ＡＭＣが適用される移動通信システムにおいて、周辺セルの負荷状況を考慮した最適なセル選択を行うことを目的とする。

本発明の前記の目的は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおけるセル選択方法であって：
ユーザ端末が、自セルから報知情報として、自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値を受信する自セル報知情報受信ステップ；
ユーザ端末が、周辺セルから報知情報として、周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値を受信する周辺セル報知情報受信ステップ；
ユーザ端末が、自セルの伝搬レベルを測定する自セル伝搬レベル測定ステップ；
ユーザ端末が、周辺セルの伝搬レベルを測定する周辺セル伝搬レベル測定ステップ；
ユーザ端末が、前記第１のオフセット値及び所定の閾値を前記自セルの伝搬レベルに追加した値と、前記第２のオフセット値及び所定の閾値を前記周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較ステップ；及び
ユーザ端末が、前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択ステップ；
を有するセル選択方法、によって解決することができる。

また、本発明の前記の目的は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおいて基地局と通信するユーザ端末であって：
自セルから報知情報として、自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値を受信すると共に、周辺セルから報知情報として、周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値を受信する報知情報受信部；
自セルの伝搬レベルを測定すると共に、周辺セルの伝搬レベルを測定する伝搬レベル測定部；
前記第１のオフセット値及び所定の閾値を前記自セルの伝搬レベルに追加した値と、前記第２のオフセット値及び所定の閾値を前記周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較部；及び
前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択部；
を有するユーザ端末、によっても解決することができる。

また、本発明の前記の目的は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおいて基地局と通信するユーザ端末で用いられるセル選択装置であって：
自セルから報知情報として受信した自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値及び所定の閾値を、自セルの伝搬レベルに追加した値と、周辺セルから報知情報として受信した周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値及び所定の閾値を、周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較部；及び
前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択部；
を有するセル選択装置、によっても解決することができる。

本発明の実施例によれば、ＡＭＣが適用される移動通信システムにおいて、周辺セルの負荷状況を考慮した最適なセル選択を行うことができる。

本発明の実施例について、図面を参照して以下に説明する。

図３は、本発明の実施例によるオフセット値の報知方式を示す図である。本発明の実施例では、各基地局は、自基地局の負荷に応じて変化するオフセット値を報知する。なお、オフセット値とは、セルサーチを行って検出された周辺セルの伝搬レベルとＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベルとを比較するときに、伝搬レベルに加味される値であり、基地局の負荷に応じて変化する。基地局の負荷として用いられる指標には、例えば、セル内のユーザ数、セルのスループット、バッファ使用率（基地局の送信バッファの使用率）、リソース使用率、ＱｏＳを満たせないユーザ率、接続不完了率、ハンドオーバ失敗率がある。なお、送信電力制御が行われる場合には、基地局の負荷として、例えば、上り干渉量、下りトータル送信電力が用いられてもよい。伝搬レベルは、移動局とユーザ端末との間の伝搬品質を表す如何なる値でもよく、例えば、受信ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）、受信レベル又はパスロスでもよい。

ユーザ端末（ＵＥ）は、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベル（SIR_s/c）を測定すると共に、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルのオフセット値（LoadIndicator_s/c）及びセル選択のヒステリシス値（Hyst）を報知チャネルで受信する。ヒステリシス値は、頻繁なセル選択（セル再選択又はハンドオーバ）の防止に有効である。すなわち、周辺セルの伝搬レベルがＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベルより一定のレベル（ヒステリシス値）だけ良好になる位置で、セル選択が行われるため、セル境界でのばたつきが防止される。また、セルサーチを行って周辺セルを検出すると、周辺セルの伝搬レベル（SIR_other）を測定すると共に、周辺セルのオフセット値（LoadIndicator_other）を報知チャネルで受信する。式（１）に示すように、伝搬レベルにオフセット値及びヒステリシス値を追加した値を比較して、最適なセル選択（セル再選択又はハンドオーバ）を行う。

SIR_other+LoadIndicator_other＞SIR_s/c+LoadIndicator_s/c+Hyst （１）
オフセット値を設けることにより、負荷の高いセルを選択する確率が小さくなる。従って、負荷の高いセルを選択することによるスループットの低下を防ぐことができると共に、基地局の負荷を平準化することが可能になる。

なお、具体的なセル選択の動作は、ユーザ端末（ＵＥ）の状態によって異なる場合がある。ＵＥが待ち受け中（ＩＤＬＥモード）の場合には、ＵＥはセル再選択を行い、必要に応じて位置登録を行っても良い。位置登録を行わない場合はＵＥとネットワーク間のシグナリングは発生しない。一方、ＵＥが通信（接続）中（ＡＣＴＩＶＥモード）の場合には、ＵＥはＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルに対してハンドオーバを促す報告を行い、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルからハンドオーバコマンドを受け取ってハンドオーバを実施しても良い（即ち、ハンドオーバの決定権はネットワーク側にあるが、ＵＥからハンドオーバを促す要求を行う）。或いは、ＡＣＴＩＶＥモードの場合は式（１）を満たした周辺セルに対してＵＥからアクセスし、ハンドオーバを実施しても良い。このように、この明細書及び特許請求の範囲で、セル選択とは、ユーザ端末が待ち受け中の場合のセル再選択と、ユーザ端末が通信中の場合のハンドオーバとを含むものとする。

＜セル選択方法のフローチャート＞
図４は、本発明の実施例による報知情報送信方法のフローチャートである。

基地局は、セルの負荷状況を測定する（Ｓ１０１）。基地局は負荷状況に応じてオフセット値を設定する（Ｓ１０３）。例えば、オフセット値として-15dB〜15dBを1dB単位で設定し、この31種類のオフセット値を00001〜11111に符号化してもよい。基地局の負荷が高い場合ほど小さいオフセット値が用いられる。また、負荷が高すぎてアクセスを禁止したい場合には、00000のように予め決められたオフセット値を設定してもよい。オフセット値は報知情報として送信される（Ｓ１０５）。

図５は、本発明の実施例によるセル選択方法のフローチャートである。

ユーザ端末は、自セル（Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセル）との通信中又は待ち受け中に、リファレンス信号からＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベルを測定する（Ｓ２０１）。また、報知チャネルを受信し、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルのオフセット値を抽出する（Ｓ２０３）。ヒステリシス値が用いられる場合には、ユーザ端末は報知チャネルからＳｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルのヒステリシス値も抽出する。これらの手順（Ｓ２０１、Ｓ２０３）は、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルとの通信中又は待ち受け中に継続して行われる。

また、ユーザ端末は、同期チャネルを用いてセルサーチを行う（Ｓ２０５）。セルサーチで周辺セルが検出されたか否かが判断され（Ｓ２０７）、検出されない場合には、セルサーチに戻る（Ｓ２０５）。周辺セルが検出された場合、受信信号から周辺セルの伝搬レベルを測定する（Ｓ２０９）。伝搬レベルとして受信ＳＩＲを用いる場合には、ユーザ端末は周辺セルのリファレンス信号から伝搬レベルを測定することができる。

同期チャネルと報知チャネルとは所定の関係を有するため、周辺セルが検出されると、報知チャネルを受信することができる（Ｓ２１１）。各基地局はオフセット値を報知チャネルで送信しており、移動局は周辺セルが検出されると、周辺セルの報知チャネルを復号して周辺セルのオフセット値を抽出する。

周辺セルがアクセスを禁止するオフセット値（例えば00000）を通知している場合には、周辺セルを検出したとしても、セル選択を行わず、セルサーチ（Ｓ２０５）又は伝搬レベル測定（Ｓ２０９）に戻る。

ユーザ端末は、負荷の小さいセルを選択（セル再選択／ハンドオーバ）するために、伝搬レベルにオフセット値及びヒステリシス値を追加した値の比較を行う（Ｓ２１５）。この比較は上記の式（１）に基づいて行う。

この比較の結果、オフセット値が追加された周辺セルの伝搬レベルが良好である場合（SIR_other+LoadIndicator_other＞SIR_s/c+LoadIndicator_s/c+Hyst）、周辺セルを選択する（Ｓ２１７）。オフセット値が追加された周辺セルの伝搬レベルが良好でない場合（SIR_other+LoadIndicator_other≦SIR_s/c+LoadIndicator_s/c+Hyst）、セルサーチ（Ｓ２０５）又は伝搬レベル測定（Ｓ２０９）に戻る。典型的にはセルサーチの周期は伝搬レベル測定の周期より長いため、セルサーチの周期に該当する場合にはセルサーチ（Ｓ２０５）に戻り、セルサーチの周期に該当しない場合には伝搬レベル測定（Ｓ２０９）に戻る。

なお、図５のフローチャートは異なる順序で行われてもよい。例えば、伝搬レベルとしてパスロスを用いる場合には、報知情報を受信してリファレンス信号の送信電力値を知る必要があるため、報知情報の受信（Ｓ２０３、Ｓ２１１）の後に、伝搬レベル測定（Ｓ２０１、Ｓ２０９）が行われる。

＜基地局の構成＞
図６は、本発明の実施例による基地局１００の構成図である。

基地局１００は、負荷測定部１０１と、オフセット値設定部１０３と、報知情報生成部１０５と、送信ＲＦ部１０７とを有する。

負荷測定部１０１は、セルの負荷状況を測定する。

オフセット値設定部１０３は、負荷状況に応じてオフセット値を設定する。負荷が高すぎるときにアクセスを禁止したいときには、予め決められたオフセット値を設定してもよい。

報知情報生成部１０５は、報知情報の一部にオフセット値を入れて、報知チャネルを生成する。ヒステリシス値が用いられる場合には、報知情報生成部１０３は、報知情報の一部にヒステリシス値を更に入れて、報知チャネルを生成する。

送信ＲＦ部１０７は、報知情報をユーザ端末に送信する。

＜ユーザ端末の構成＞
図７は、本発明の実施例によるユーザ端末２００の構成図である。

ユーザ端末２００は、受信ＲＦ部２０１と、セルサーチ部２０３と、報知情報受信部２０５と、伝搬レベル測定部２０７と、比較部２０９と、セル選択部２１１とを有する。

受信ＲＦ部２０１は、基地局からの信号を受信する。

セルサーチ部２０３は、同期チャネルを用いて周辺セルのセルサーチを行い、フレームタイミングを検出する。また、セルサーチ部２０３は、セルサーチで見つかったセルの報知情報を受信するように報知情報受信部２０５に指示すると共に、見つかったセルの伝搬レベルを測定するように伝搬レベル測定部２０７に指示する。

報知情報受信部２０５は、同期チャネルのタイミングから報知チャネルのタイミングを検出し、報知チャネルからオフセット値を抽出する。報知情報受信部２０５は、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルのオフセット値を受信すると共に、周辺セルが検出された場合には周辺セルのオフセット値を受信する。ヒステリシス値が用いられる場合には、報知情報受信部２０５は、ヒステリシス値も受信する。

伝搬レベル測定部２０７は、伝搬レベルを測定する。例えばリファレンス信号から受信ＳＩＲを測定する。伝搬レベル測定部２０７は、Ｓｅｒｖｉｎｇ／Ｃａｍｐｅｄセルの伝搬レベルを測定すると共に、周辺セルが検出された場合には周辺セルの伝搬レベルを測定する。

比較部２０９は、伝搬レベルにオフセット値及びヒステリシス値を追加した値を比較する。この比較は上記の式（１）に基づいて行う。オフセット値が追加された周辺セルの伝搬レベルが良好であると判断されると、セル選択部２１１は、周辺セルを選択（セル再選択／ハンドオーバ）する。周辺セルを選択しない場合には、比較部２０９は、セルサーチ又は伝搬レベル測定を継続するように指示する。なお、アクセスを禁止するオフセット値を報知情報受信部２０５で受信している場合には、比較部２０９は、伝搬レベルの比較を行わずに、セルサーチ又は伝搬レベル測定を継続するように指示してもよい。

なお、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及び応用が可能である。

伝搬環境の変化によるＷ−ＣＤＭＡの送信電力を示す図ＡＭＣが適用されるときの送信電力を示す図本発明の実施例によるオフセット値の報知方式を示す図本発明の実施例による報知情報送信方法のフローチャート本発明の実施例によるセル選択方法のフローチャート本発明の実施例による基地局の構成図本発明の実施例によるユーザ端末の構成図

符号の説明

１００基地局
１０１負荷測定部
１０３オフセット値設定部
１０５報知情報生成部
１０７送信ＲＦ部
２００ユーザ端末
２０１受信ＲＦ部
２０３セルサーチ部
２０５報知情報受信部
２０７伝搬レベル測定部
２０９比較部
２１１セル選択部

Claims

ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおけるセル選択方法であって：
ユーザ端末が、自セルから報知情報として、自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値を受信する自セル報知情報受信ステップ；
ユーザ端末が、周辺セルから報知情報として、周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値を受信する周辺セル報知情報受信ステップ；
ユーザ端末が、自セルの伝搬レベルを測定する自セル伝搬レベル測定ステップ；
ユーザ端末が、周辺セルの伝搬レベルを測定する周辺セル伝搬レベル測定ステップ；
ユーザ端末が、前記第１のオフセット値及び所定の閾値を前記自セルの伝搬レベルに追加した値と、前記第２のオフセット値及び所定の閾値を前記周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較ステップ；及び
ユーザ端末が、前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択ステップ；
を有するセル選択方法。
前記第２のオフセット値が所定の値であるときに、周辺セルを選択しないことを判定するアクセス禁止判定ステップ；
を更に有することを特徴とする請求項１に記載のセル選択方法。
前記自セルの負荷及び前記他セルの負荷は、
セル内のユーザ数；
セルのスループット；
バッファ使用率；
リソース使用率；
ＱｏＳを満たせないユーザ率；
接続不完了率；及び
ハンドオーバ失敗率；
のうち少なくとも１つに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のセル選択方法。
前記自セルの伝搬レベル及び前記周辺セルの伝搬レベルは、
受信ＳＩＲ；
受信レベル；及び
パスロス；
のうち少なくとも１つに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のセル選択方法。
前記セル選択ステップは、ユーザ端末が待ち受け中の場合に前記の比較に基づいてセル再選択を行い、ユーザ端末が通信中の場合に前記の比較に基づいてハンドオーバを行うことを特徴とする請求項１に記載のセル選択方法。
ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおいて基地局と通信するユーザ端末であって：
自セルから報知情報として、自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値を受信すると共に、周辺セルから報知情報として、周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値を受信する報知情報受信部；
自セルの伝搬レベルを測定すると共に、周辺セルの伝搬レベルを測定する伝搬レベル測定部；
前記第１のオフセット値及び所定の閾値を前記自セルの伝搬レベルに追加した値と、前記第２のオフセット値及び所定の閾値を前記周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較部；及び
前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択部；
を有するユーザ端末。
ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）が適用される移動通信システムにおいて基地局と通信するユーザ端末で用いられるセル選択装置であって：
自セルから報知情報として受信した自セルの負荷に応じて変化する第１のオフセット値及び所定の閾値を、自セルの伝搬レベルに追加した値と、周辺セルから報知情報として受信した周辺セルの負荷に応じて変化する第２のオフセット値及び所定の閾値を、周辺セルの伝搬レベルに追加した値とを比較する比較部；及び
前記の比較に基づいてセル選択を行うセル選択部；
を有するセル選択装置。