JP5026621B2 - 基地局および基地局の制御方法 - Google Patents

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関連出願へのクロスリファレンス

本出願は、日本国特許出願２００９−１５１８７８号（２００９年６月２６日出願）及び日本国特許出願２００９−１９６２７８号（２００９年８月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、基地局に関し、特に、移動体通信網に接続する基地局および基地局の制御方法に関する。

近年、移動体通信用の機器、特に携帯電話端末は急速に普及し、国内のエリアはほとんどカバーされるようになった。しかしながら、このような状況においても、家屋や建物の内部や山やビル陰など立地状況が悪い場所などでは、通常の既存基地局（即ち、専用回線を介して移動体通信網に接続されている無線基地局（以下、マクロセルという））からの電波が届かず通信圏外となったり、電波が弱く通信が安定しなかったりするエリアが存在している。また都市部など人口密度が高いエリアでは、１台のマクロセルに多くの携帯電話を収容する為、電波強度は良いが通信が繋がらない、又は通信速度が遅いといったエリアが存在する。

このような通信条件の悪いエリアをカバーするものとして、出力電力が小さく、カバーできるエリアが狭い(半径数メートル〜数１０メートル程度)小型基地局が開発されてきた。この小型基地局の中でも、各家庭に普及している一般の通信回線（ＡＤＳＬなどのブロードバンド回線）を介して、移動体通信網に接続されるものを、特に「フェムトセル」と称す（非特許文献１を参照）。

フェムトセルは一般回線を移動体通信網への接続回線として利用することができ、設置も利用者で行うことができる。そのため利用者は自分が携帯電話を使いたい場所が、電波環境の悪い屋内やビル陰であっても、フェムトセルを設置することで通信エリアを改善することができる。また都市部においてもマクロセルの中にスポット的に通信エリアを構築することができる。このため、通信速度の向上を期待する利用者はフェムトセルを設置することで、従来のマクロセルと同様のサービス（通話、メール機能、ＳＭＳ（Short Message Service）、ＷＥＢブラウジング等）を、より高速な通信速度で享受することができる。この事は通信事業者にも大きなメリットを提供する。通信事業者にとっては利用者が主体となってフェムトセル及び一般回線を利用することで、本来消費されるはずであったマクロセルのリソース（無線帯域資源や固定ネットワーク資源など）を抑える事ができ、結果的に低コストで携帯電話のエリア改善ができることになる。

ＮＴＴドコモ、"フェムトセル用超小型基地局装置を開発"、［online］、2007年7月10日、［平成21年6月22日検索］、インターネット〈URL：http://www.nttdocomo.co.jp/info/news_release/page/070710_01.html〉

このように、２ＧＨｚ帯やそれ以上の周波数帯域で運用される第３世代（３Ｇ）や第３．９世代（３．９Ｇ）及びＩＭＴ−ＡＤＶＡＮＣＥＤにおいては、屋外のマクロセルと屋内のフェムトセルの組み合わせは必須になっていくものと予想される。

一方、フェムトセルの設置は利用者に任されていることが、新たな通信障害の原因ともなっている。通常、通信事業者がマクロセルを設置する場合は、他のマクロセルとの干渉や構築する通信エリアを検証しながら設置を行う。しかしながらフェムトセルの設置は利用者の裁量に任されている為、マクロセルの場合と異なり、他の基地局（フェムトセルやマクロセル）に与え得る影響（干渉等）の検証を行うことができない。その結果、フェムトセルでは周囲のフェムトセルやマクロセルとの間での電波干渉が問題となってくる。

このような電波干渉を回避するため、フェムトセル及びフェムトセルを管理する管理サーバから構成されるフェムトセルシステムでは、フェムトセルの運用周波数を管理サーバが管理し、適切な周波数をフェムトセルに指示している。また各フェムトセルでは、自局や周辺の電波状況を測定し、結果を管理サーバに報告する。管理サーバは各フェムトセルから報告された現在の電波状況を元に、適切なフェムトセルの運用周波数を決定し、隣接するフェムトセルとの電波干渉が生じさせないように管理を行っている。

このような電波干渉の回避に際して、実際のフェムトセルの動きは次のようになる。運用周波数の変更が指示されたフェムトセルでは、まず運用周波数を変更するため電波の送信を停止する。そして、フェムトセルは、指定された運用周波数に変更し、電波の送信を再開する。またこの時フェムトセルに位置登録している移動局の動きは、次のようになる。移動局はフェムトセルが電波を停止すると圏外となり、次に通信可能なシステムのサーチを開始する。移動局はマクロセルを発見すると、マクロセルで待ち受ける為、位置登録を行う。その後、フェムトセルにおいて運用周波数の変更が完了し、再度電波を送信し始めると、移動局はフェムトセルから送信される疑似待ち受け信号(パイロットビーコン)を受信し、フェムトセルへと移動することになる。

上述したフェムトセルの運用周波数の変更では、以下のような問題が生じる。例えば、オフィスでフェムトセルを使用する場合、フェムトセルには数十台の通信端末またはそれ以上の通信端末が位置登録されることがある。このような状況で、フェムトセルの運用周波数が変更された際に、フェムトセルに位置登録していた複数の通信端末は、運用周波数の変更に伴って一時的にフェムトセルと通信できなくなるため、マクロセルに通信を切り替えにいく。マクロセルは、フェムトセルに位置登録していた複数の通信端末から一斉にアクセスされることから受信干渉が増大する。そのため、通信品質の劣化だけでなく、通信断が生じることが予想されていた。

本発明は、この問題に鑑みてなされたもので、自局の運用周波数の変更がなされた場合でも自局に位置登録されている通信端末（移動局）の通信品質を維持することができる基地局を提案するものである。

上記した課題を解決すべく、本発明による基地局は、自局と接続している通信端末と通信するための運用周波数により無線信号を送受信する送受信部と、通信端末に自局の運用周波数を検出させる命令を含むパイロットビーコンを送信するパイロットビーコン送信部と、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、自局と接続している通信端末が他の基地局に接続しないよう前記パイロットビーコン送信を制御する。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記パイロットビーコンの周波数を変更直前の前記送受信部の運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御する。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記送受信部の運用周波数により通信中の通信端末があったとき、前記通信中の通信端末の運用周波数を変更させた後で、前記送受信部の運用周波数を変更するように前記送受信部を制御する。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記パイロットビーコンの周波数を変更させて一定時間経過した後、前記パイロットビーコンの周波数を他の基地局が使用する運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御する。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記パイロットビーコンの周波数を変更後の運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御し、前記制御部は、前記パイロットビーコンに前記命令を含めず、前記送受信部に前記命令を含む無線信号を変更前の運用周波数により送信させる。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記送受信部の運用周波数により通信中の通信端末があったとき、前記通信中の通信端末の運用周波数を変更させた後で、前記送受信部の運用周波数を変更するように前記送受信部を制御する。

また、本発明による基地局の前記制御部は、前記送受信部の運用周波数が変更された際、前記パイロットビーコンの周波数を他の基地局が使用する運用周波数に変更すると共に、前記命令を含むパイロットビーコンを送信するように前記パイロットビーコン送信部を制御する。

本発明による基地局の制御方法は、通信端末と通信するための運用周波数により無線信号を送受信する送受信部と、通信端末に自局の運用周波数を検出させる命令を含むパイロットビーコンを送信するパイロットビーコン送信部と、を備える基地局の制御方法であって、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、自局と接続している通信端末を他の基地局に接続させないように前記パイロットビーコン送信部が送信するパイロットビーコンの周波数を変更するステップと、当該変更した周波数によりパイロットビーコンを前記パイロットビーコン送信部に送信させるステップと、を含む。

本発明によれば、自局の運用周波数の変更がなされた場合でも自局に位置登録されている通信端末（移動局）の通信品質を維持することができる基地局を提供することができる。

本発明の実施態様に係る移動体通信システムの基地局（フェムトセル）の概略ブロック図である。 フェムトセルとマクロセルを含む移動体通信システムの概略構成図である。 フェムトセルを近接して設置することにより、電波干渉が生じていることを説明する図である。 フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。 フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更したのち、パイロットビーコンの周波数をマクロセルの運用周波数に変更したことを説明する図である。 本発明の第１の実施態様に係るフェムトセルの動作フローチャートである。 本発明の第１の実施態様に係る通信端末、フェムトセル及び管理サーバ間のシーケンス図である。 本発明の第２の実施態様についてパイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。 本発明の第２の実施態様についてパイロットビーコンの周波数を変更した後、フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。 本発明の第２の実施態様に係るフェムトセルの動作フローチャートである。 本発明の第２の実施態様に係る通信端末、フェムトセル及び管理サーバ間のシーケンス図である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本実施態様に係る移動体通信システムのフェムトセル基地局（フェムトセル１００）の概略ブロック図である。ここで、移動体通信システムとしては、ＣＤＭＡ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯ、Ｗ−ＣＤＭＡ方式（ＨＳＤＰＡ等）、ＬＴＥ等に本発明を適用可能である。

図１に示すように、フェムトセル１００は、制御部１０１、送受信部１０２、送受信アンテナ１０３、パイロットビーコン送信部１０４、パイロットビーコン送信アンテナ１０５、ＮＷ通信部１０６及び干渉判定部１０７を備える。

送受信部１０２は、送受信アンテナ１０３を介して、通信端末と通信するための運用周波数により信号の送受信を行う。運用周波数は、例えば、変調された音声信号やデータ信号等を搬送する搬送波（キャリア）の周波数である。

パイロットビーコン送信部１０４は、パイロットビーコン送信アンテナ１０５を介して、無線信号であるパイロットビーコンの送信を行う。パイロットビーコンの周波数は、通常、フェムトセルの通信エリアと重なり合う通信エリアを有するマクロセル基地局（マクロセル）の運用周波数が用いられる。パイロットビーコンには、自フェムトセルの運用周波数に移動（リダイレクト）する（自フェムトセルの運用周波数を検出させる）ための移動命令が含まれている。パイロットビーコンを捕捉した通信端末は、フェムトセルの運用周波数に移動（リダイレクト）し、フェムトセルの運用周波数を検出（捕捉）する。

ＮＷ通信部１０６は、ルータ等を介して一般回線（ＡＤＳＬなどのブロードバンド回線）に接続され、通信事業者及び通信事業者ネットワーク内部におかれた管理サーバとの通信を行う。

干渉判定部１０７は、自局の通信状態や周辺の基地局の監視結果から、電波干渉が生じているか否かを判定する。この干渉判定部１０７の判定結果は、ＮＷ通信部１０６を介して、管理サーバに送信される。管理サーバは、これらフェムトセルからの報告にもとづき、干渉回避のための周波数を判断し、フェムトセル１００に対して、運用周波数の変更命令を出す。

制御部１０１は、送受信部１０２、送受信アンテナ１０３、パイロットビーコン送信部１０４、パイロットビーコン送信アンテナ１０５、ＮＷ通信部１０６及び干渉判定部１０７を制御可能である。特に、制御部１０１は、送受信部１０２の運用周波数を変更する場合、自局に接続（位置登録）している通信端末が他の基地局に接続しないようにパイロットビーコン送信部１０４を制御する。

次に、図２に基づいて、フェムトセルの運用状況を説明する。図２は、フェムトセル１００とマクロセル２００を含む移動体通信システムの概略構成図である。マクロセル２００は、専用回線を介して移動体通信網に接続されている。マクロセル２００は、比較的広範囲のエリア２１０での通信を可能とする。一方、ブロードバンド回線等の一般回線を介して移動体通信網を含むネットワーク４００に接続されているフェムトセル１００は、比較的小範囲のエリア１１０での通信を可能とする。フェムトセル１００では、マクロセル２００との干渉を避けるべく、マクロセル２００の運用周波数Ｍと異なる運用周波数Ｆ１が用いられている。また、フェムトセル１００は、マクロセル２００の運用周波数Ｍでパイロットビーコンを送信する。

このパイロットビーコンは基地局の待ち受け信号を模したものである。運用周波数Ｍのマクロセル２００に接続中の（位置登録している）通信端末３００がフェムトセル１００の近くに接近すると、マクロセル２００からの待ち受け信号の電波の受信電界強度よりフェムトセル１００からのパイロットビーコンの電波の受信電界強度が大きくなる。このため、通信端末３００は、フェムトセル１００からのパイロットビーコンを捕捉する。このパイロットビーコンにはフェムトセル１００の運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）命令が含まれているため、パイロットビーコンを捕捉した通信端末３００は、フェムトセル１００の運用周波数Ｆ１に移動し、運用周波数Ｆ１を検出（捕捉）することになる。

また、フェムトセル１００は、ネットワーク４００を介して管理サーバ５００に接続されている。管理サーバ５００は、フェムトセル１００を集中管理し、フェムトセル間の干渉に基づき、フェムトセル１００に運用周波数の変更命令を出す。

なお、図２においては、エリア１１０とエリア１２０を便宜的に上下にずらして記載している。エリア１１０は、運用周波数Ｆ１による通信可能エリアであるのに対し、エリア１２０は、マクロセル２００の運用周波数Ｍによるパイロットビーコン送信エリアであり、それぞれ周波数が異なっていることを明示するためである。

以降の実施態様では、フェムトセル１００が、例えば２ＧＨｚ帯などで複数のバンドクラスを使用しているものとし、フェムトセル１００の送受信部１０２が使用する運用周波数Ｆ１、Ｆ２については、それぞれバンドクラスが異なるものとする。なお、本発明の実施態様でのパイロットビーコンの周波数とは、これらのバンドクラスの中のコントロールチャネルに相当する周波数のことを示す。

（第１の実施態様）
次に、本発明の第１の実施態様による、フェムトセルの運用周波数の変更について説明する。図３は、フェムトセルを近接して設置することにより、電波干渉が生じていることを説明する図である。フェムトセル１００は、ブロードバンド回線等の一般回線に接続可能な場所に自由に設置することができる。このため、図３に示すように、フェムトセル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが近接して設置され、結果、通信可能エリア１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが重なり合うこと等により、電波干渉が生じやすくなる。

次に、図４は、フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。図３のように、フェムトセル１００が電波干渉の生じやすい場所に設置された等により、フェムトセル１００Ａの干渉判定部１０７により、電波干渉が生じたと判定された場合、フェムトセル１００Ａは管理サーバ５００に干渉を報告する。管理サーバ５００は周辺のフェムトセル１００からの報告を基に干渉回避の運用周波数Ｆ２を決定しフェムトセル１００Ａに通知を行う。フェムトセル１００Ａは管理サーバ５００からの指示に従い、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１を運用周波数Ｆ２に変更するとともに、パイロットビーコン送信部１０４が送信するパイロットビーコンの周波数を、運用周波数Ｍから運用周波数Ｆ１に変更する。このようにフェムトセル１００Ａは、運用周波数を運用周波数Ｆ２に変更することにより、近接フェムトセル１００Ｂおよび１００Ｃと異なる運用周波数を用いることになるので、電波干渉の影響を軽減することができる。また、フェムトセル１００Ａは、パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ１に変更する。これにより、フェムトセル１００Ａは、フェムトセル１００Ａに接続（位置登録）していた通信端末（図示せず）に対して、運用周波数Ｆ１によるパイロットビーコンを送信し、通信端末が運用周波数変更後の運用周波数Ｆ２を検出（捕捉）するように促すことができる。

フェムトセル１００Ａが、フェムトセル１００Ａと運用周波数Ｆ１を用いて接続していた通信端末３００に対して、パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ１に変更することなく運用周波数Ｍで送信し続けていたとする。この場合、フェムトセル１００Ａが運用周波数を運用周波数Ｆ２に変更すると、フェムトセル１００Ａから運用周波数Ｆ１で送信される電波がなくなり、通信端末３００は、フェムトセル１００Ａをロストすることになる。ロストした通信端末３００は、基地局サーチ動作を開始し、基地局サーチによりマクロセル２００（図示せず）を発見した場合、マクロセル２００に対して位置登録動作を行う。マクロセル２００に位置登録し、マクロセルの運用周波数Ｍで通信している場合、フェムトセル１００Ａから送信されるパイロットビーコンの周波数も運用周波数Ｍであるため、通信端末３００は、パイロットビーコンを捕捉することができる。パイロットビーコンにはフェムトセル１００Ａの運用周波数Ｆ２へ移動するための移動（リダイレクト）命令が含まれているため、通信端末３００は、運用周波数Ｆ２へ移動し、運用周波数Ｆ２を検出しフェムトセル１００Ａに位置登録することとなる。

上述のとおり、パイロットビーコンの周波数を変更しない場合は、通信端末３００が、運用周波数変更後のフェムトセル１００Ａと通信するためには、一度マクロセル２００に移動し、改めてマクロセル２００の運用周波数Ｍで送信されるパイロットビーコンを捕捉する必要があった。一方、本発明の第１の実施態様によれば、フェムトセル１００Ａの運用周波数を変更する際に、フェムトセル１００Ａは、パイロットビーコンの周波数を、運用周波数を変更直前の送受信部１０２の運用周波数Ｆ１に変更し、フェムトセル１００Ａに位置登録している通信端末３００に対して、運用周波数Ｆ１のパイロットビーコンを送信する。これにより、通信端末３００は、ダイレクトに周波数変更後のフェムトセル１００Ａに接続することができる。

次に、図５は、フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更した後、パイロットビーコンの周波数をマクロセルの運用周波数に変更したことを説明する図である。図４のように、フェムトセル１００Ａの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更した後、フェムトセル１００Ａは、パイロットビーコンの周波数を再度変更し、運用周波数Ｆ１からマクロセルの運用周波数と同じ運用周波数Ｍに戻す。パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｍに戻すタイミングとしては、パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ１に変更してから一定時間経過後であってもよいし、運用周波数の変更前にフェムトセル１００Ａに接続していた通信端末の運用周波数を変更させた後でもよい。なお、パイロットビーコンの周波数は運用周波数Ｍに戻っているが、運用周波数Ｍ´に変更されてもよい。なお、運用周波数Ｍ´は、マクロセル２００が使用する複数の周波数の何れかの周波数である。

次に、フローチャート及びシーケンス図を用いて、本発明の第１の実施態様によるフェムトセル１００の運用周波数の変更について説明する。図６は、フェムトセル１００の動作フローチャート、図７は、通信端末３００Ａ、３００Ｂ、フェムトセル１００及び管理サーバ５００の間のシーケンス図である。

図６に示すフローチャートは、フェムトセル１００が、ネットワーク４００に接続され、通信端末３００と運用周波数Ｆ１で通信中（Ａｃｔｉｖｅ状態（音声通話中またはデータ通信中等）)で、かつ、パイロットビーコンを運用周波数Ｍで送信している状態で開始する。

まず、干渉判定部１０７により、電波干渉が生じていることが判定される。干渉判定部１０７は、判定結果をＮＷ通信部１０６を介して管理サーバ５００に通知する。管理サーバ５００は、周辺のフェムトセルからの報告と合わせて周波数の変更を判断し、フェムトセル１００に通知する。フェムトセル１００は、送受信部１０２の運用周波数を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２に変更するように命令があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。運用周波数の変更命令があった場合、制御部１０１は、自局と通信中の通信端末３００があるか否か判断する（ステップＳ１２）。通信中の通信端末３００があると判断された場合、制御部１０１は、送受信部１０２によりチャネル（周波数）変更命令（ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎ）を送信する（ステップＳ１３）。このチャネル変更命令には、運用周波数Ｆ２の通信チャネルに変更するための命令が含まれている。チャネル変更命令の送信後、通信中の通信端末３００からチャネル変更命令に対する応答（Ａｃｋ）を受信すると、処理はステップＳ１４に進む。通信中の通信端末３００からチャネル変更命令の応答を受信していない場合は、処理はステップＳ１３に戻り、引き続き、制御部１０１は、送受信部１０２によりチャネル変更命令を送信する。すべての通信中の端末から応答を受信すると、処理はステップＳ１５に進む。

次に、ステップＳ１５において、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンに含める移動（リダイレクト）命令の設定を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２へ変更する。パイロットビーコンの移動命令の設定を運用周波数Ｆ２へ変更することにより、パイロットビーコンを受信した通信端末３００は、運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）し、運用周波数Ｆ２を検出（捕捉）することができる。移動命令の変更後、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンの周波数をマクロセルの運用周波数Ｍから、運用周波数を変更する前の送受信部１０２の運用周波数Ｆ１に変更し、パイロットビーコン送信部１０４から運用周波数Ｆ１のパイロットビーコンを送信する（ステップＳ１６）。パイロットビーコンの周波数の変更後、制御部１０１は、運用周波数Ｆ１のパイロットビーコンを送信する時間に対応するタイマＴｍを起動する（ステップＳ１７）。

次に、制御部１０１は、ステップＳ１１における周波数変更命令に基づき、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１を運用周波数Ｆ２に変更し、送受信部１０２が運用周波数Ｆ２により信号の送受信を開始する（ステップＳ１８）。その後、制御部１０１は、ステップＳ１７において設定したタイマＴｍが満了したか判断する（ステップＳ１９）。タイマＴｍが満了すると、制御部１０１は、パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ１からマクロセルの運用周波数Ｍに変更し、パイロットビーコン送信部１０４から運用周波数Ｍのパイロットビーコンを送信する（ステップＳ２０）。制御部１０１は、パイロットビーコンの周波数をマクロセルの運用周波数である運用周波数Ｍに変更した後、フェムトセル１００の運用周波数の変更が完了したとして、管理サーバ５００に、ＮＷ通信部１０６により運用周波数変更完了報告を送信し（ステップＳ２１）、処理を終える。

次に、シーケンス図を用いて説明する。図７は、通信端末３００Ａ、３００Ｂ、フェムトセル１００及び管理サーバ５００の間のシーケンス図である。通信端末３００Ａおよび通信端末３００Ｂは、運用周波数Ｆ１のフェムトセル１００に接続（位置登録）している。通信端末３００Ａは、待ち受け中または間欠受信中（Ｉｄｌｅ状態）である一方、通信端末３００Ｂは、通信中（Ａｃｔｉｖｅ状態（音声通話中またはデータ通信中等））である。また、フェムトセル１００は、マクロセル２００の運用周波数Ｍでパイロットビーコンを送信しており、パイロットビーコンには、運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）命令が含まれている。

フェムトセル１００は、管理サーバ５００から運用周波数を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２への変更命令を受け取ると（ステップＴ１１）、Ａｃｔｉｖｅ状態の通信端末３００Ｂに対してＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎ（チャネル（周波数）変更命令）を送信する（ステップＴ１２）。このＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎには、運用周波数Ｆ２の通信チャネルに変更するための命令が含まれている。

ステップＴ１２の後、通信端末３００ＢはＡｃｋ（チャネル変更命令に対する応答）をフェムトセル１００に送信する（ステップＴ１３）。フェムトセル１００は、通信端末３００ＢからのＡｃｋを受信した後、パイロットビーコンの周波数をＦ１にするとともに、パイロットビーコンに含まれる移動（リダイレクト）命令の設定を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２に変更する。また、フェムトセル１００は、運用周波数Ｆ１のパイロットビーコンを送信する時間を一定の時間に限定するため、パイロットビーコンの周波数を変更したのちに、タイマＴｍを起動する。また、フェムトセル１００は、パイロットビーコンの周波数の変更にともない、運用周波数を運用周波数Ｆ２に変更する。運用周波数Ｆ１に変更したパイロットビーコンをＩｄｌｅ状態の通信端末３００Ａが受信すると、通信端末３００Ａは、パイロットビーコンに含まれる移動命令に基づき、運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）する。通信端末３００Ａは、フェムトセル１００の運用周波数Ｆ２の電波を検出（捕捉）し、運用周波数Ｆ２に基づいて、フェムトセル１００に対して待ち受けまたは間欠受信（Ｉｄｌｅ状態）を継続する（ステップＴ１４）。また、Ａｃｔｉｖｅ状態の通信端末３００Ｂは、ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎにより指定された運用周波数Ｆ２の通信チャネルを捕捉したのち、Ｃｏｍｐｌｅｔｅ（チャネル変更の完了）を送信する（ステップＴ１５）。

フェムトセル１００は、通信端末３００Ｂが送信するＣｏｍｐｌｅｔｅを受信すると、Ａｃｋ（チャネル変更の完了に対する応答）を通信端末３００Ｂに対して送信する（ステップＴ１６）。パイロットビーコンの周波数を変更した際に、起動したタイマＴｍが満了した場合、フェムトセル１００は、パイロットビーコンの周波数をマクロセル２００の運用周波数Ｍに戻し、運用周波数Ｍのパイロットビーコンを送信する。パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｍに変更した後、フェムトセル１００は、管理サーバ５００に対してフェムトセル１００の運用周波数の変更が完了したことを報告し（ステップＴ１７）、処理が終了する。このような処理を行うことによって、フェムトセル１００は、Ｉｄｌｅ状態の通信端末３００ＡおよびＡｃｔｉｖｅ状態の通信端末３００Ｂの通信状態を維持したまま、運用周波数の変更を行うことができる。

（第２の実施態様）
次に、本発明の第２の実施態様による、フェムトセルの運用周波数の変更について説明する。図３は、フェムトセルを近接して設置することにより、電波干渉が生じていることを説明する図である。フェムトセル１００は、ブロードバンド回線等の一般回線に接続可能な場所に自由に設置することができる。このため、図３に示すように、フェムトセル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが近接して設置され、結果、通信可能エリア１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが重なり合うこと等により、電波干渉が生じやすくなる。

次に、図８は、パイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。図３のように、フェムトセル１００が電波干渉の生じやすい場所に設置された等により、フェムトセル１００Ａの干渉判定部１０７により、電波干渉が生じたと判定された場合、フェムトセル１００Ａは管理サーバ５００に干渉を報告する。管理サーバ５００は周辺のフェムトセル１００からの報告を基に干渉回避の運用周波数Ｆ２を決定しフェムトセル１００Ａに通知を行う。フェムトセル１００Ａは管理サーバ５００からの指示を受けると、まず、パイロットビーコンに運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）する命令を含めないようする。そして、フェムトセル１００Ａはパイロットビーコン送信部１０４が送信するパイロットビーコンの周波数を、運用周波数Ｍから運用周波数Ｆ２に変更する。

次に、フェムトセル１００Ａの送受信部１０２は、フェムトセル１００Ａと運用周波数Ｆ１を用いて接続していた通信端末に対して運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）する命令を含む無線信号を送信する。このため、通信端末が使用する運用周波数は、Ｆ１からＦ２に変更される。このとき、運用周波数Ｆ２でパイロットビーコンが既に送信されているため、運用周波数を変更した通信端末３００は、運用周波数Ｆ２を受信することができる。運用周波数Ｆ２の無線信号（パイロットビーコン）を受信した通信端末３００は、この無線信号（パイロットビーコン）の復号化を行う。通信端末３００がこの運用周波数Ｆ２で送信される無線信号（パイロットビーコン）を復号化するためには、ある一定以上の処理時間が必要となる。したがって、本実施形態においては、この復号化が完了するまでの間に、フェムトセル１００Ａの運用周波数を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２に変更する。このような処理を行うことにより、通信端末３００が移動命令により運用周波数Ｆ２に運用周波数を変更したにも関わらず、運用周波数Ｆ２の無線信号（パイロットビーコン）を受信できないために、通信端末３００がフェムトセル１００Ａからマクロセル２００に通信を切り替えてしまわないようにする。

図９は、図８のようにパイロットビーコンの周波数を変更した後、フェムトセルの運用周波数とパイロットビーコンの周波数を変更したことを説明する図である。図８のように、フェムトセル１００Ａのパイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ２に変更し、送受信部１０２が、運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）する命令を含む無線信号を送信することにより、通信端末３００が使用する運用周波数がＦ１からＦ２に変更される。その後、フェムトセル１００Ａは、自己の運用周波数を運用周波数Ｆ２に変更すると共に、パイロットビーコンに運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）する命令を含ませ、この命令を含むパイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ２から運用周波数Ｍ´に変更する。なお、運用周波数Ｍ´は、マクロセル２００が使用する複数の周波数の何れかの周波数である。

なお、運用周波数の変更後のパイロットビーコンの周波数は、元の運用周波数Ｍとしてもよいが、このように、マクロセル２００または隣接のマクロセルが使用する運用周波数Ｍ´としてもよい。パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｍ´とした場合、例えば、マクロセル２００が使用する運用周波数Ｍで待ち受けていた通信端末を、マクロセル２００または隣接のマクロセルが使用する運用周波数Ｍ´に移動させるため、フェムトセル１００Ａは、報知情報で通知する周辺基地局情報の中に運用周波数Ｍ´を含める。または、通信端末自身の設定として通信端末自身の周波数サーチリストに運用周波数Ｍ´を含める。

次に、フローチャート及びシーケンス図を用いて、本発明の第２の実施態様によるフェムトセル１００の運用周波数の変更について説明する。図１０は、フェムトセル１００の動作フローチャート、図１１は、通信端末３００Ａ、３００Ｂ、フェムトセル１００及び管理サーバ５００の間のシーケンス図である。

図１０に示すフローチャートは、フェムトセル１００が、ネットワーク４００に接続され、通信端末３００と運用周波数Ｆ１で通信中（Ａｃｔｉｖｅ状態（音声通話中またはデータ通信中等）)で、かつ、パイロットビーコンを運用周波数Ｍで送信している状態で開始する。

まず、制御部１０１は、干渉判定部１０７により、電波干渉が生じているかを判定する。干渉判定部１０７は、判定結果をＮＷ通信部１０６を介して管理サーバ５００に通知する。管理サーバ５００は、周辺のフェムトセルからの報告と合わせて運用周波数の変更を判断し、フェムトセル１００に通知する。フェムトセル１００は、送受信部１０２の運用周波数を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２に変更するように命令があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。

運用周波数の変更命令があった場合、制御部１０１は、パイロットビーコンによるフェムトセル１００の運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）命令を解除する（ステップＳ３１）。即ち、制御部１０１は、パイロットビーコンに運用周波数Ｆ１への移動命令を含めないように制御する。

制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンの周波数を、マクロセルの運用周波数Ｍから、変更後の運用周波数Ｆ２に変更し、パイロットビーコン送信部１０４に運用周波数Ｆ２のパイロットビーコンを送信させる（ステップＳ３２）。

制御部１０１は、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１で、フェムトセル１００Ａの運用周波数Ｆ２へ移動するための移動（リダイレクト）命令を含む無線信号を送受信部１０２に送信させる（ステップＳ３３）。

制御部１０１は、自局と通信中の通信端末３００があるか否か判断する（ステップＳ３４）。

通信中の通信端末３００があると判断された場合、制御部１０１は、送受信部１０２によりチャネル（周波数）変更命令（ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎ）を送信する（ステップＳ３５）。このチャネル変更命令には、運用周波数Ｆ２の通信チャネルに変更するための命令が含まれている。チャネル変更命令の送信後、通信中の通信端末３００からチャネル変更命令に対する応答（Ａｃｋ）を受信すると、処理はステップＳ３６に進む。

通信中の通信端末３００からチャネル変更命令の応答を受信していない場合は、処理はステップＳ３５に戻り、引き続き、制御部１０１は送受信部１０２によりチャネル変更命令を送信する。すべての通信中の端末から応答を受信する（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）と、処理はステップＳ３７に進む。

次に、制御部１０１は、ステップＳ１１における周波数変更命令に基づき、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１を運用周波数Ｆ２に変更し、送受信部１０２が運用周波数Ｆ２により信号の送受信を開始し（ステップＳ３７）、ステップＳ３３で送信していた移動（リダイレクト）命令を解除する（ステップＳ３８）。即ち、制御部１０１は、送受信部１０２が運用周波数Ｆ１で送信していた、運用周波数Ｆ２に移動するための移動（リダイレクト）命令を含む無線信号の送信を停止する。

次に、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンの周波数をマクロセルの運用周波数Ｆ２から、運用周波数Ｍ´に変更し、パイロットビーコン送信部１０４に運用周波数Ｍ´のパイロットビーコンを送信させる（ステップＳ３９）。

次に、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンに含める移動（リダイレクト）命令の設定を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２へ変更する（ステップＳ４０）。パイロットビーコンの移動命令の設定を運用周波数Ｆ２へ変更することにより、パイロットビーコンを受信した通信端末３００は、運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）し、運用周波数Ｆ２を検出（捕捉）することができる。

移動命令の変更後、フェムトセル１００の運用周波数の変更が完了したとして、制御部１０１は、管理サーバ５００に、ＮＷ通信部１０６により運用周波数変更完了報告を送信し（ステップＳ２１）、処理を終える。

次に、シーケンス図を用いて説明する。図１１は、通信端末３００Ａ、３００Ｂ、フェムトセル１００及び管理サーバ５００の間のシーケンス図である。通信端末３００Ａおよび通信端末３００Ｂは、運用周波数Ｆ１のフェムトセル１００に接続（位置登録）している。通信端末３００Ａは、待ち受け中または間欠受信中（Ｉｄｌｅ状態）である一方、通信端末３００Ｂは、通信中（Ａｃｔｉｖｅ状態（音声通話中またはデータ通信中等））である。また、フェムトセル１００は、マクロセル２００の運用周波数Ｍでパイロットビーコンを送信しており、パイロットビーコンには、運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）命令が含まれている。

フェムトセル１００は、管理サーバ５００から運用周波数を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２に変更する変更命令を受け取ると（ステップＴ２１）、制御部１０１は、パイロットビーコンによるフェムトセル１００の運用周波数Ｆ１への移動（リダイレクト）命令を解除する。

次に、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンの周波数を、マクロセルの運用周波数Ｍから、変更後の運用周波数Ｆ２に変更し、パイロットビーコン送信部１０４に運用周波数Ｆ２のパイロットビーコンを送信させる。

次に、制御部１０１は、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１で、フェムトセル１００Ａの運用周波数Ｆ２へ移動するための移動（リダイレクト）命令を送受信部１０２に送信させる（ステップＴ２２）。

次に、制御部１０１は、自局と通信中の通信端末３００があるか否か判断する。通信中の通信端末３００Ｂがあると判断された場合、制御部１０１は、送受信部１０２によりチャネル（周波数）変更命令（ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎ）を送信する（ステップＴ２３）。このチャネル変更命令には、運用周波数Ｆ２の通信チャネルに変更するための命令が含まれている。

チャネル変更命令の送信後、通信中の通信端末３００Ｂからチャネル変更命令に対する応答（Ａｃｋ）を受信する（ステップＴ２４）と、制御部１０１は、送受信部１０２の運用周波数Ｆ１を運用周波数Ｆ２に変更する。送受信部１０２が運用周波数Ｆ２により信号の送受信を開始し、制御部１０１は、移動（リダイレクト）命令を解除する。また、制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｆ２から、運用周波数Ｍ´に変更し、パイロットビーコン送信部１０４に運用周波数Ｍ´のパイロットビーコンを送信させる（ステップＴ２５）。制御部１０１は、パイロットビーコン送信部１０４から送信されるパイロットビーコンに含める移動（リダイレクト）命令の設定を運用周波数Ｆ１から運用周波数Ｆ２へ変更する。

パイロットビーコンの移動命令の設定を運用周波数Ｆ２へ変更することにより、パイロットビーコンを受信した通信端末３００は、運用周波数Ｆ２へ移動（リダイレクト）し、運用周波数Ｆ２を検出（捕捉）することができる。移動命令の変更後、フェムトセル１００の運用周波数の変更が完了したとして、制御部１０１は、管理サーバ５００に、ＮＷ通信部１０６により運用周波数変更完了報告を送信し（ステップＴ２６）、処理を終える。

上述のように、本実施態様によれば、フェムトセルの運用周波数の変更をする場合に、フェムトセルに位置登録している通信端末をマクロセルに位置登録させることなく、フェムトセルに位置登録したままで、フェムトセルの運用周波数の変更ができる。

本実施態様によれば、従来のフェムトセルの運用周波数の変更方法のように、フェムトセルに位置登録している通信端末をマクロセルに逃がすことがない。このため、通信端末は、マクロセルに接続するために必要な基地局サーチ動作や、位置登録動作をする必要がないため、通信端末の電力消費を抑えることができる。

例えば、オフィスでフェムトセルを使用する場合、フェムトセルには数十台の通信端末またはそれ以上の通信端末が位置登録されることがある。このような状況で、従来のフェムトセルの運用周波数の変更方法では、マクロセルは、フェムトセルが運用周波数を変更した際に、フェムトセルに位置登録していた通信端末から一斉にアクセスされるため、受信干渉が増大し、通信品質の劣化だけでなく、通信断の原因になっていた。本実施態様のフェムトセルによれば、自局に位置登録している通信端末（移動局）を他の基地局に位置登録等させることなく、自局に位置登録したままで、自局の運用周波数の変更を行うことができる。そのため、マクロセルは、フェムトセルに位置登録していた通信端末から一斉にアクセスされることがなく、一斉アクセスによる通信品質の劣化等を引き起こすことはない。

また、例えば、上述の実施例では、Ｉｄｌｅ状態の通信端末３００Ａが移動（リダイレクト）命令により変更後の運用周波数に移動する例を記載したが、Ａｃｔｉｖｅ状態の通信端末３００Ｂについても、移動（リダイレクト）命令により変更後の運用周波数に移動することが可能である。この場合、Ａｃｔｉｖｅ状態の通信端末３００Ｂは、チャネル変更命令（ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎ）を待つことなく運用周波数を変更することが可能となる。

また、上述の実施例では、フェムトセル１００の送信部１０２が使用する運用周波数Ｆ１、Ｆ２については、それぞれバンドクラスが異なるものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、運用周波数Ｆ１、Ｆ２が同一のバンドクラスの周波数であってもよい。また、上述の実施例では、パイロットビーコンの周波数を、バンドクラスの中のコントロールチャネルに相当する周波数として説明したが、本発明はこれに限定されず、通信端末が待ち受け中等において検出可能な周波数であればよい。

また、上述の実施例における運用周波数とは、ある周波数帯を意味するものであってもよい。この場合、パイロットビーコンの周波数を運用周波数Ｍにするとは、たとえば、パイロットビーコンの周波数を、中心周波数がＭである周波数帯のコントロールチャネルに相当する周波数にするということを意味する。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行なうことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。例えば、上述の実施例では、送受信部１０２とパイロットビーコン送信部１０４とを異なる機能ブロックで記載したが、これらの機能を別々のハードウェアを用いて実現してもよいし、１つのハードウェアを用いてソフトウェア処理によってそれぞれ実現してもよい。

１００、１００Ａ−Ｃ フェムトセル
１０１ 制御部
１０２ 送受信部
１０３ 送受信アンテナ
１０４ パイロットビーコン送信部
１０５ パイロットビーコン送信アンテナ
１０６ ＮＷ通信部
１０７ 干渉判定部
１１０Ａ−Ｃ、１２０Ａ−Ｃ エリア
２００ マクロセル
２１０ エリア
３００、３００Ａ、３００Ｂ 通信端末
４００ ネットワーク
５００ 管理サーバ

Claims (8)

1. 自局と接続している通信端末と通信するための運用周波数により無線信号を送受信する送受信部と、
   通信端末に自局の運用周波数を検出させる命令を含むパイロットビーコンを送信するパイロットビーコン送信部と、
   前記送受信部の運用周波数を変更する場合、自局と接続している通信端末が他の基地局に接続しないよう前記パイロットビーコン送信部を制御する制御部と、
   を備える基地局。
2. 請求項１に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記パイロットビーコンの周波数を変更直前の前記送受信部の運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御する基地局。
3. 請求項２に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記送受信部の運用周波数により通信中の通信端末があったとき、前記通信中の通信端末の運用周波数を変更させた後で、前記送受信部の運用周波数を変更するように前記送受信部を制御する基地局。
4. 請求項２に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記パイロットビーコンの周波数を変更させて一定時間経過した後、前記パイロットビーコンの周波数を他の基地局が使用する運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御する基地局。
5. 請求項１に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記パイロットビーコンの周波数を変更後の運用周波数に変更するように前記パイロットビーコン送信部を制御し、前記制御部は、前記パイロットビーコンに前記命令を含めず、前記送受信部に
   前記命令を含む無線信号を変更前の運用周波数により送信させる基地局。
6. 請求項５に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記送受信部の運用周波数を変更する場合、前記送受信部の運用周波数により通信中の通信端末があったとき、前記通信中の通信端末の運用周波数を変更させた後で、前記送受信部の運用周波数を変更するように前記送受信部を制御する基地局。
7. 請求項５に記載の基地局であって、
   前記制御部は、前記送受信部の運用周波数が変更された際、前記パイロットビーコンの周波数を他の基地局が使用する運用周波数に変更すると共に、前記命令を含むパイロットビーコンを送信するように前記パイロットビーコン送信部を制御する基地局。
8. 通信端末と通信するための運用周波数により無線信号を送受信する送受信部と、
   通信端末に自局の運用周波数を検出させる命令を含むパイロットビーコンを送信するパイロットビーコン送信部と、を備える基地局の制御方法であって、
   前記送受信部の運用周波数を変更する場合、
   自局と接続している通信端末を他の基地局に接続させないように前記パイロットビーコン送信部が送信するパイロットビーコンの周波数を変更するステップと、
   当該変更した周波数によりパイロットビーコンを前記パイロットビーコン送信部に送信させるステップと、を含む基地局の制御方法。

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