JP5993572B2

JP5993572B2 - 無線基地局及び無線システム間遷移制御方法

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Publication number: JP5993572B2
Application number: JP2011270715A
Authority: JP
Inventors: 邦彦手島; 昌史増田; 祐司赤井; 康博金▲高▼
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: EP2790449A4; JP2013123135A; WO2013084799A1; US20140348014A1; EP2790449A1

Description

本発明は、無線基地局及び無線システム間遷移制御方法に関する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

そこで本発明は、CSFBのような無線システム間の遷移が実施される際に電波の測定が必要であるか否かを、移動機と無線基地局との間のパスロス値のような伝搬状況に応じて自律的に判定する無線基地局及び無線システム間遷移制御方法を提供することを目的とする。

本発明の上記の目的を実現するため、本発明の無線基地局は、
回線交換サービス及びパケット交換サービスを提供する第１の無線システムと、パケット交換サービスを提供する第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局であって、
前記第２の無線システムに在圏する移動機に対する回線交換サービスの発着信要求に応じて、移動機から送信された情報を測定し、当該移動機と当該無線基地局との間のパスロス値を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたパスロス値に基づいて、前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に前記第１の無線システムのセルの品質を測定する必要があるか否かを判定する判定部と、
を有することを特徴とする。

また、本発明の無線システム間遷移制御方法は、
回線交換サービス及びパケット交換サービスを提供する第１の無線システムと、パケット交換サービスを提供する第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局における無線システム間遷移制御方法であって、
前記第２の無線システムに在圏する移動機に対する回線交換サービスの発着信要求に応じて、移動機から送信された情報を測定し、当該移動機と当該無線基地局との間のパスロス値を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定されたパスロス値に基づいて、前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に前記第１の無線システムのセルの品質を測定する必要があるか否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、無線基地局は、無線システム間の遷移が実施される際に電波の測定が必要であるか否かを、移動機と無線基地局との間のパスロス値のような伝搬状況に応じて自律的に判定することが可能になる。

本発明の実施例に係るW-CDMAシステムの構成例本発明の実施例に係るLTEシステムの構成例 CSFB実施手順を示すフローチャートデュアルフェムト基地局配下のW-CDMAセル及びLTEセルの大きさを示す図本発明の実施例に係る無線基地局の機能ブロック図本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否の判定方法を示すフローチャート本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否の判定方法を示すフローチャート（基準値を更新する場合）

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

このような無線基地局と通信する移動機は、無線システム間を遷移する場合がある。例えば、LTEシステムに在圏する移動機は、音声通信するためにW-CDMAシステムに遷移する場合がある。本発明の実施例では、このような無線システム間の遷移が要求された場合、無線基地局は、移動機から送信された情報を測定し、当該移動機と当該無線基地局との間の伝搬状況を推定する。例えば、無線基地局は、移動機に対するパスロス値又は伝搬損失を推定する。

無線基地局は、推定された伝搬状況に基づいて、移動機による無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かを判定する。例えば、推定されたパスロス値が基準値を上回る場合、移動機による無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であると判定する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

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

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

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

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

図３に、CSFB実施手順を示すシーケンス図を示す。LTEシステムに在圏する移動機に対してCSサービスの発着信要求があった場合、無線基地局は、交換局からCSFB実施要求を受信する（ステップS101）。

無線基地局の局データには、W-CDMAシステムのセルの品質を測定せずにCSFBを実施するか（Blind HOによるCSFBを実施するか）、W-CDMAシステムのセルの品質を測定した後にCSFBを実施するか（Measurement Procedureを伴うCSFBを実施するか）が設定されている。無線基地局は、この局データを取得する（ステップS103）。

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

Blind HOによるCSFBを実施する場合（ステップS105：YES）、Measurement Procedureが実施されずにCSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS109）。

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

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

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

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

このため、本発明の実施例では、CSFB実施要求を受信したときに、無線基地局において、移動機と無線基地局との間のパスロス値を推定し、CSFB実施の際にMeasurement Procedureが必要であるか否かを判定する。以下に、無線基地局の構成及び方法について、具体的に説明する。

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

推定部１０１は、無線システム間の遷移が要求された場合、移動機から送信された情報を測定し、移動機と無線基地局１０との間の伝搬状況を推定する。例えば、推定部１０１は、CSFB実施要求を受信したときに、移動機に対するパスロス値又は伝搬損失を推定する。なお、CSFB実施要求は、移動機からの発着信に応じて交換局から受信されてもよい。推定部１０１は、推定結果を判定部１０５に通知する。

記憶部１０３は、システム間遷移の際に電波の測定が必要であるか否かの判定に用いられる基準値を格納する。基準値は、局データとして予め設定された如何なる値でもよい。

判定部１０５は、記憶部１０３から基準値を取得し、推定された伝搬状況に基づいて、移動機による無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かを判定する。例えば、推定されたパスロス値が基準値を上回る場合、移動機によるLTEシステムからW-CDMAシステムへのCSFB実施の際に電波の測定が必要であると判定される。一方、推定されたパスロス値が基準値を下回る場合、移動機によるLTEシステムからW-CDMAシステムへのCSFB実施の際に電波の測定が必要ない、すなわち、Blind HOによるCSFB実施が可能であると判定される。

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

基準値更新部１０９は、移動機による無線システム間の遷移結果に基づいて、基準値を更新する。具体的には、基準値更新部１０９は、電波を測定して遷移が成功した場合、すなわち、Measurement Procedureを伴うCSFBが成功した場合、且つ、遷移先のセルが所定のセルと一致した場合、本来Measurement Procedureは必要なかったと判断し、例えば一定の値だけ基準値を増加させる。ここで用いられる所定のセルとは、Blind HOによるCSFBを実施していた場合における遷移先の候補セルのことであり、無線基地局１０内に予め設定されているものとする。例えば、LTEフェムトセルからW-CDMAフェムトセルへのCSFB実施の際の遷移先の候補セルは、LTEフェムトセルに対応するW-CDMAフェムトセルでもよい。一方、Measurement Procedureを伴うCSFBが成功した場合、且つ、遷移先のセルが所定のセルと異なる場合、基準値が適正であったと判断し、基準値を更新しない。また、Measurement Procedureを伴うCSFBが失敗した場合にも、基準値が適正であったと判断し、基準値を更新しない。

また、基準値更新部１０９は、電波を測定せずに遷移を実施して遷移が失敗した場合、すなわち、Blind HOによるCSFBが失敗した場合、本来Measurement Procedureが必要であったと判断し、例えば一定の値だけ基準値を減少させる。一方、Blind HOによるCSFBが成功した場合、基準値が適正であったと判断し、基準値を更新しない。基準値が更新された場合、更新した基準値は、記憶部１０３に格納される。更新した基準値は、次回以降の基準値として用いられる。

次に、本発明の実施例に係る無線システム間遷移制御方法について説明する。

図６に、本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否の判定方法を示すフローチャートを示す。この判定方法は、CSFB実施要求が生じる毎に実施される。LTEシステムに在圏する移動機に対してCSサービスの発着信要求があった場合、無線基地局は、交換局からCSFB実施要求を受信する（ステップS601）。

無線基地局は、CSFB実施の際に電波の測定が必要であるか否かの判定に用いられる基準値を記憶部から取得する（S603）。また、無線基地局は、移動機から送信された情報を測定し、移動機のパスロス値を推定する（S605）。

パスロス値が基準値を上回る場合（ステップS607：YES）、無線基地局はMeasurement Procedureを実施し（ステップS609）、W-CDMAシステムのセルの品質が測定される。その後、CSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS611）。

パスロス値が基準値を上回らない場合（ステップS607：NO）、Measurement Procedureが実施されずにCSFBが実施され、移動機がW-CDMAシステムに遷移する（ステップS611）。

図７に、基準値を更新する場合の、本発明の実施例に係るCSFB実施の際の測定要否の判定方法を示すフローチャートを示す。図７のステップS701〜S711は、図６のステップS601〜S611と同じである。図８では、ステップS711においてCSFBを実施した後、無線基地局は、ステップS709においてMeasurement Procedureを実施したか否か、すなわち、ステップS711においてMeasurement Procedureを伴うCSFBを実施したか否かを判定する（ステップS713）。

Measurement Procedureを伴うCSFBを実施した場合（ステップS713：YES）について、以下に説明する。Measurement Procedureを伴うCSFBが成功した場合（ステップS715：YES）、且つ、遷移先のセルがBlind HOによるCSFBを実施していた場合における遷移先の候補セルと一致した場合（ステップS717：YES）、ステップS709のMeasurement Procedureは必要なかったと判断できる。このため、無線基地局は、基準値を増加させる（ステップS719）。一方、Measurement Procedureを伴うCSFBが成功した場合（ステップS715：YES）、且つ、遷移先のセルが候補セルと異なる場合（ステップS717：NO）、ステップS709のMeasurement Procedureは必要であったと判断できる。すなわち、基準値は適正であると考えられるため、基準値を更新しない（ステップS721）。また、Measurement Procedureを伴うCSFBが失敗した場合にも（ステップS715：NO）、ステップS709のMeasurement Procedureは必要であったと判断できる。すなわち、基準値は適正であると考えられるため、基準値を更新しない（ステップS721）。

また、Measurement Procedureを伴うCSFBを実施していない場合、すなわち、Blind HOによるCSFBを実施した場合（ステップS713：NO）について、以下に説明する。Blind HOによるCSFBが失敗した場合（ステップS723：NO）、ステップ709のMeasurement Procedureが必要であったと判断できる。このため、無線基地局は、基準値を減少させる（ステップS725）。一方、Blind HOによるCSFBが成功した場合（ステップS723：YES）、ステップ709のMeasurement Procedureは必要なかったと判断できる。すなわち、基準値は適正であると考えられるため、基準値を更新しない（ステップS721）。基準値が更新された場合、更新した基準値は、記憶部に格納される（ステップS727）。

＜実施例の効果＞
上記のように、本発明の実施例によれば、移動機と無線基地局との間の伝搬状況に基づいて、無線システム間の遷移の際に電波の測定が必要であるか否かを判断することにより、無線システム間の遷移動作であるCSFBの失敗を低減できる。また、移動機の伝搬状況に基づいて効率的なCSFB実施方法を選択できる。

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

更に、CSFBの成功又は失敗に基づいて基準値を更新することにより、CSFBの失敗を低減できる。また、マクロセルの環境の変化にも適応できる。

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

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

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

１０無線基地局
１０１推定部
１０３記憶部
１０５判定部
１０７無線システム間遷移制御機能部
１０９基準値更新部

Claims

回線交換サービス及びパケット交換サービスを提供する第１の無線システムと、パケット交換サービスを提供する第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局であって、
前記第２の無線システムに在圏する移動機に対する回線交換サービスの発着信要求に応じて、移動機から送信された情報を測定し、当該移動機と当該無線基地局との間のパスロス値を推定する推定部と、
前記推定部において推定されたパスロス値に基づいて、前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に前記第１の無線システムのセルの品質を測定する必要があるか否かを判定する判定部と、
を有する無線基地局。
前記判定部は、推定されたパスロス値が基準値を上回る場合、前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に前記第１の無線システムのセルの品質を測定する必要があると判定する、請求項１に記載の無線基地局。
前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移結果に基づいて、前記基準値を更新する基準値更新部を更に有する、請求項２に記載の無線基地局。
前記基準値更新部は、
前記第１の無線システムのセルの品質を測定した後に前記第１の無線システムへの遷移が成功し、且つ、遷移先の前記第１の無線システムのセルが所定のセルと一致した場合、前記基準値を増加させ、
前記第１の無線システムのセルの品質を測定せずに前記第１の無線システムへの遷移を実施し、当該遷移が失敗した場合、前記基準値を減少させる、請求項３に記載の無線基地局。
回線交換サービス及びパケット交換サービスを提供する第１の無線システムと、パケット交換サービスを提供する第２の無線システムでの通信を可能とする無線基地局における無線システム間遷移制御方法であって、
前記第２の無線システムに在圏する移動機に対する回線交換サービスの発着信要求に応じて、移動機から送信された情報を測定し、当該移動機と当該無線基地局との間のパスロス値を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定されたパスロス値に基づいて、前記移動機による前記第２の無線システムから前記第１の無線システムへの遷移の際に前記第１の無線システムのセルの品質を測定する必要があるか否かを判定する判定ステップと、
を有する無線システム間遷移制御方法。