JP6761010B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関するものである。

近年、災害や圏外解消への対策として、航空機、人工衛星、ＨＡＰＳ、気球、ドローンなどの飛行体に組み込まれた移動可能な移動型の基地局から地上、水上又は低高度の空中に向かって形成される三次元の大ゾーンセル（第１セル）の展開が有効とされている。この大ゾーンセル内に通常の地上セルが重畳するオーバレイセル構成において、地上セルと同一周波数を利用して大ゾーンセルを運用することにより、周波数利用効率を拡大することができる。

上記オーバレイセル構成において、大ゾーンセルに接続している移動局が、その大ゾーンセル内の地上セル（第２セル）にハンドオーバする場合、大ゾーンセルの基地局は、ハンドオーバ先の地上セルを識別して特定する必要がある。ハンドオーバ先の地上セルの識別には、大ゾーンセルに接続している移動局から受信した測定報告（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）に含まれる物理セル識別子（ＰＣＩ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｅｌｌ ＩＤ）を用いることができる。ＰＣＩは例えば５０４通りの数値（０〜５０３）で定義されているが、大ゾーンセル内に多数の地上セルが含まれていると、地上セル間でＰＣＩが重複する場合があるため、大ゾーンセルの基地局は、ハンドオーバ先の地上セルを識別して特定することができないおそれがある。

特許文献１には、隣接セル毎の物理セル識別子と、位置情報と、送信電力と、を隣接セル情報として管理し、移動局（移動機）からハンドオーバを促す測定報告時に、ハンドオーバ候補のセルの物理セル識別子が重複する場合、移動局の測定報告に含まれる移動局の位置情報とハンドオーバ候補のセルの受信電力と、隣接セルの位置情報と送信電力とを取得し、前記位置情報に基づき算出した距離と、前記電力に関する情報に基づき算出した距離とが一致するセルをハンドオーバ先として特定するハンドオーバ制御方法が開示されている。この特許文献１のハンドオーバ制御方法によれば、物理セル識別子の重複時にハンドオーバ先を特定できるとされている。

特開２０１６−２０８１０１号公報

しかしながら、特許文献１のハンドオーバ制御方法では、移動局の位置情報とハンドオーバ候補のセルの受信電力とを測定して接続セルの基地局に報告するという標準機能とは異なる機能を移動局に持たせるために移動局を改造する必要がある。

本発明の一態様に係る通信システムは、第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルを形成し前記第１セル内に配置された複数の第２セル基地局とを備える。前記複数の第２セル基地局はそれぞれ、前記第１セル内の基準位置からの距離に応じて前記第１セルのエリアを分割した複数の距離分割エリアに分類され、同一の前記距離分割エリア内及び隣り合う前記距離分割エリア間で同一の前記距離分割エリア内及び隣り合う前記距離分割エリア間で重複しないように物理セル識別子を割り当てている。前記第１セル基地局は、前記複数の距離分割エリアそれぞれについて前記距離分割エリアに分類された前記第２セル基地局の物理セル識別子の情報を含む第２セル置局情報を保持し、前記第１セルに在圏しているハンドオーバ対象の移動局について前記第１セル内の基準位置からの距離の情報を取得し、前記距離の情報に基づいて、前記複数の距離分割エリアのうち前記移動局が位置する距離分割エリアを特定し、前記ハンドオーバ対象の移動局から、ハンドオーバ先候補セルの物理セル識別子を含む測定報告を受信し、前記特定した距離分割エリアと、前記ハンドオーバ先候補セルの物理セル識別子と、前記第２セル置局情報とに基づいて、ハンドオーバ先の第２セルを特定する。
前記通信システムにおいて、前記第１セルに在圏している移動局に送信するＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅの制御値に基づいて前記距離の情報を取得してもよい。

本発明の他の態様に係る通信システムは、第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルを形成し前記第１セル内に配置された複数の第２セル基地局とを備える。前記複数の第２セル基地局はそれぞれ、前記第１セル内で同一の物理セル識別子が割り当てられた複数の第２セルが互いに隣接しないように配置されている。前記第１セル基地局は、前記複数の第２セル基地局それぞれについて前記第２セル基地局の物理セル識別子と前記第２セル基地局の周辺に位置する周辺セルの物理セル識別子との対応関係の情報を含む周辺セル環境情報を保持し、前記第１セルに在圏している移動局から、ハンドオーバ先候補セル及び周辺セルの物理セル識別子を含む測定報告を受信し、前記ハンドオーバ先候補セル及び周辺セルの物理セル識別子と、前記周辺セル環境情報とに基づいて、ハンドオーバ先の第２セルを特定する。

本発明の更に他の態様に係る通信システムは、第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルを形成し前記第１セル内に配置された複数の第２セル基地局とを備える。前記複数の第２セル基地局はそれぞれ、前記第１セル内の基準位置からの外向き方向が互いに異なるように前記基準位置を中心とした回転角度に応じて前記第１セルのエリアを分割した複数の角度分割エリアに分類され、前記角度分割エリア内で重複しないように物理セル識別子が割り当てられている。前記第１セル基地局は、前記複数の角度分割エリアそれぞれについて前記角度分割エリアに分類された前記第２セル基地局の物理セル識別子の情報を含む第２セル置局情報を保持し、前記第１セルに在圏しているハンドオーバ対象の移動局について前記第１セル内の基準位置からの方向の情報を取得し、前記方向の情報に基づいて、前記複数の角度分割エリアのうち前記移動局が位置する角度分割エリアを特定し、前記ハンドオーバ対象の移動局から、ハンドオーバ先候補セルの物理セル識別子を含む測定報告を受信し、前記特定した角度分割エリアと、前記ハンドオーバ先候補セルの物理セル識別子と、前記第２セル置局情報とに基づいて、ハンドオーバ先の第２セルを特定する。

前記複数の態様の通信システムにおける前記ハンドオーバ先の第２セルを特定する複数の方法の少なくとも２つは組み合わせてもよい。

前記通信システムにおいて、前記第２セル基地局は、地上、水上又は低高度の飛翔体に設置されたマクロセル基地局又はスモールセル基地局であり、前記第１セル基地局は、前記第２セル基地局と同じ又はより高い位置に配置された基地局であってもよい。また、前記第１セル基地局は地上、水上又は低高度の飛翔体に設置されたマクロセル基地局であってもよい。

本発明によれば、オーバレイセル構成の第１セル内に多数の第２セルが形成され、複数の第２セルの物理セル識別子が互いに重複する場合でも、移動局を改造することなく、第１セルから第２セルにハンドオーバするときにハンドオーバ先の第２セルを確実に識別して特定することができる。

本発明の実施形態に係る大ゾーンセル内に複数の地上セルが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。 実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の一例を示す説明図。 実施形態に係る大ゾーンセル基地局におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の一例を示すフローチャート。 実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の他の例を示す説明図。 実施形態に係る大ゾーンセル基地局におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の他の例を示すフローチャート。 実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の更に他の例を示す説明図。 実施形態に係る大ゾーンセル基地局におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の更に他の例を示すフローチャート。 実施形態に係るハンドオーバ処理の一例を示すシーケンス図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。

また、以下の実施形態では、上空の飛行体に組み込まれた基地局で形成される大ソーンセル内に複数の地上セル（マクロセルやスモールセル）が重畳するオーバレイセル構成の場合について説明するが、本発明は、他の種類のオーバレイセル構成にも適用できる。例えば、本発明は、マクロセル内に複数のスモールセルが重畳するオーバレイセル構成にも適用でき、以下の実施形態で例示する方法でハンドオーバ先セルを特定することができる。

まず、本発明を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る大ゾーンセル１５Ａ内に複数の地上セル１０Ａが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。災害や圏外解消への対策として、上空を移動可能な飛行体に基地局が組み込まれた空中浮揚型の通信中継装置１５から地上又は水上に向かって形成される大きなサイズの大ゾーンセル（第１セル）１５Ａの展開が有効である。この大ゾーンセル１５Ａにおいて急増する移動通信のトラフィックへの対策として、大ゾーンセル１５Ａ内に複数の地上セル（第２セル）１０Ａが重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。このオーバレイセル構成では、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの間で同一周波数帯域を利用することにより周波数利用効率を拡大できるとともに、移動局（移動機）であるユーザ端末装置（以下「ＵＥ」ともいう。）３０，３１における通信品質（例えばスループット）を増大させることができる。

図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ又は第５世代などの次世代の標準仕様に準拠した通信システムであり、通信中継装置１５に搭載された第２の基地局（他の基地局）としての移動型の大ゾーンセル基地局１５０と、その大ゾーンセル基地局１５０の無線通信エリアであるセル（以下「大ゾーンセル」という。）１５Ａ内に固定配置された複数の第１の基地局としての地上セル基地局１０とを備える。地上セル基地局１０は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。地上セル基地局１０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「地上セル」という。）１０Ａは、大ゾーンセル基地局１５０の大ゾーンセル１５Ａの内側に含まれている。大ゾーンセル１５Ａ内に配置される地上セル１０Ａの数は図示の数に限定されない。大ゾーンセル１５Ａのサイズが大きくなると、大ゾーンセル１５Ａ内に配置される地上セル１０Ａの数は数百、数千又は数万に及ぶ場合もある。また、大ゾーンセル１５Ａ内に位置する第１の基地局は、マクロセルよりも更に小さなスモールセルを形成するスモールセル基地局であってもよい。

大ゾーンセル基地局１５０は、上空を移動可能な飛行体からなる空中浮揚型の通信中継装置１５に搭載された移動型の中継通信局としての基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）であり、移動通信網側のフィーダリンクＦＬの無線通信と移動局側のサービスリンクＳＬの無線通信とを中継することができる。

なお、図１では、大ゾーンセル基地局１５０を搭載する通信中継装置１５が上空を移動可能な飛行体としての飛行船である例を示しているが、通信中継装置１５は、上空を移動するように飛行可能な航空機、ソーラープレーン、ドローン、ヘリコプターなどの他の飛行体であってもよい。飛行体は、自律制御又は外部から制御により、地面、海面、又は川若しくは湖などの水面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域を飛行して位置するように制御されてもよい。また、飛行体の飛行空域は、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域であってもよい。更に、飛行体の飛行空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。

また、大ゾーンセル基地局１５０は、地上セル基地局１０などの第２セル基地局と同じ位置又はより高い位置（大気圏内の位置、及び、その外側の宇宙空間の位置を含む）に設置された基地局であってもよい。

地上セル基地局１０は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。マクロセル基地局は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアである地上セルをカバーする大出力の基地局である。マクロセル基地局は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバなどの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。スモールセル基地局は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小出力の基地局である。スモールセル基地局についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

なお、大ゾーンセル１５Ａ内の第２セル基地局は、地上又は水上に設置された基地局でもよいし、ドローン、気球などの低高度の飛翔体に設置された基地局であってもよい。

図１において、第１の移動局であるＵＥ３０は、大ゾーンセル基地局１５０のセル１５Ａに在圏して大ゾーンセル基地局１５０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、大ゾーンセル基地局１５０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。ＵＥ３０は、大ゾーンセル１５Ａと地上セル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、地上セル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

第２の移動局であるＵＥ３１は、地上セル基地局１０のセル１０Ａの外縁部に在圏して地上セル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、地上セル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。ＵＥ３１は、地上セル１０Ａと大ゾーンセル１５Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、大ゾーンセル１５Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

ＵＥ３０、３１は、大ゾーンセル１５Ａや地上セル１０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局やスモールセル基地局と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ＵＥ３０、３１は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，１５０等との間の無線通信等を行うことができる。

本実施形態において、大ゾーンセル基地局１５０及び地上セル基地局１０はそれぞれ、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述の干渉を抑制するための各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてＵＥ３０、３１との間の無線通信を行ったりすることができる。

各基地局１０、１５０は、移動局であるＵＥに対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局１０、１５０は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、各基地局１０、１５０は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。

ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。ＯＦＤＭ変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているＵＥに向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。また、基地局が例えばサーバから送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、ＯＦＤＭ変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、ＯＦＤＭ変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。

基地局１０、１５０の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。

また、地上セル基地局１０の制御部は、前記補正後の送信タイミングに地上セル１０Ａにおける下りリンク無線通信フレームを送信するように制御する制御手段としても機能する。

次に、上記オーバレイセル構成の移動通信システムにおける大ゾーンセル１５Ａに在圏するＵＥ３０が地上セル１０Ａにハンドオーバ（ＨＯ）するときのハンドオーバ先セルの特定について説明する。前述のように上記オーバレイセル構成において大ゾーンセル（第１セル）１５Ａに接続して在圏しているＵＥ３０が、その大ゾーンセル１５Ａ内の地上セル（第２セル）１０Ａにハンドオーバする場合、大ゾーンセル１５Ａの基地局１５０は、ハンドオーバ先の地上セル１０Ａを識別して特定する必要がある。ハンドオーバ先の地上セル１０Ａの識別には、大ゾーンセル１５Ａに接続しているＵＥ３０から受信した測定報告（ＭＲ）に含まれる物理セル識別子（ＰＣＩ）を用いることができる。ＰＣＩは例えば３ＧＰＰの標準規格であるＬＴＥにおいて５０４通りの数値（０〜５０３）で定義されているが、大ゾーンセル内に多数の地上セル１０Ａが含まれていると、地上セル１０Ａ間でＰＣＩ（例えば図１中のＰＣＩ＝２１）が重複する場合がある。そのため、大ゾーンセル１５Ａの基地局１５０は、ハンドオーバ先の地上セル１０Ａを識別して特定することができないおそれがある。

そこで、本実施形態では、大ゾーンセル基地局１５０により、以下に例示するようなハンドオーバ先の地上セル１０Ａを特定する処理を行っている。

〔ハンドオーバ先セル特定処理例１〕
図２は、本実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の一例を示す説明図である。図３は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の一例を示すフローチャートである。

本実施形態のハンドオーバ先セルの特定処理例１では、次のような事前準備を行う。大ゾーンセル１５Ａ内に配置される多数の地上セル基地局（第２セル基地局）１０はそれぞれ、図２に示すように大ゾーンセル１５Ａ内の基準位置としての中心位置１５Ｃからの距離に応じて大ゾーンセル１５Ａのエリアを分割した複数の同心円環状の距離分割エリア１５Ｔ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）に分類される。なお、図示の例では、大ゾーンセル１５Ａの分割数Ｎは５個であるが、分割数Ｎは４個以下でもよいし６個以上であってもよい。

また、複数の距離分割エリア１５Ｔ（ｎ）のうち互いに隣接する距離分割エリア間には同一のＰＣＩ（物理セル識別子）を割り当てないようにしている。例えば、大ゾーンセル１５Ａの中心から第３番目の距離分割エリア１５Ｔ（３）内の地上セル基地局１０にＰＣＩ＝２１を割り当てたときは、第２番目の距離分割エリア１５Ｔ（２）内の地上セル基地局１０及び第４番目の距離分割エリア１５Ｔ（４）内の地上セル基地局１０のいずれにもＰＣＩ＝２１を割り当てないようにする。

大ゾーンセル基地局１５０は、複数の距離分割エリア１５Ｔ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれについて距離分割エリアに分類された地上セル基地局１０のＰＣＩの情報を含む第２セル置局情報を保持する。

図３において、大ゾーンセル基地局１５０は、まず、大ゾーンセル１５Ａに在圏するＵＥ３０の大ゾーンセルの中心位置１５Ｃからの距離の情報を取得する（図３のＳ１０１）。この距離の情報は、例えば、ＵＥ３０の送信タイミング制御のためにＵＥ３０に送信するＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅの制御値に基づいて取得することができる。大ゾーンセル基地局１５０は、前記距離の情報に基づいて、ＵＥ３０が位置する距離分割エリア１５Ｔ（ｎ）を特定する（図３のＳ１０２）。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、ハンドオーバ対象のＵＥ３０から、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩ（図２の例では、ＰＣＩ＝２１）及び周辺セル環境情報を含む測定報告（ＭＲ）を受信する（図３のＳ１０３）。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、前記特定した距離分割エリア１５Ｔ（ｎ）及びそれに隣接する距離分割エリア１５Ｔ（ｎ−１），１５Ｔ（ｎ＋１）について、予め保持しているセル置局情報を参照し、参照したセル置局情報と、ＵＥ３０から受信したＭＲに含まれる周辺セル環境情報とを突き合わせて比較し、その比較結果に基づいてハンドオーバ先のセルを特定する（図３のＳ１０４）。例えば、図２の例では、第３番目の距離分割エリア１５Ｔ（３）に含まれる地上セル（ＰＣＩ＝２１）１０Ａが、ハンドオーバ先として特定される。

〔ハンドオーバ先セル特定処理例２〕
図４は、本実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の他の例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の他の例を示すフローチャートである。

本実施形態のハンドオーバ先セルの特定処理例２では、次のような事前準備を行う。大ゾーンセル１５Ａ内に配置される多数の地上セル基地局（第２セル基地局）１０はそれぞれ、図４に示すように、大ゾーンセル１５Ａ内で同一のＰＣＩが割り当てられた複数の地上セル１０Ａが互いに隣接しないように配置されている。

大ゾーンセル基地局１５０は、複数の地上セル基地局１０それぞれについて地上セル基地局１０のＰＣＩとその地上セル基地局１０の周辺に位置する周辺セルのＰＣＩとの対応関係の情報を含む周辺セル環境情報を保持する。

図５において、大ゾーンセル基地局１５０は、まず、大ゾーンセル１５Ａに在圏するハンドオーバ対象のＵＥ３０から、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩ（図４の例では、ＰＣＩ＝２１）及び周辺セル環境情報を含む測定報告（ＭＲ）を受信する（図５のＳ２０１）。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩに基づいて、予め保持している周辺セル環境情報を参照する（図５のＳ２０２）。ここで、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩ（図４の例では、ＰＣＩ＝２１）の地上セルが複数存在する場合、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩについて予め保持している周辺セル環境情報内の周辺セルＰＣＩを参照する。そして、ＵＥ３０から受信した周辺セル環境情報内の周辺セルＰＣＩと、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩについて予め保持している周辺セル環境情報内の周辺セルＰＣＩとを比較し，その比較結果に基づいてハンドオーバ先のセルを特定する（図５のＳ２０３）。

例えば、図４の例では、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩ（図４の例では、ＰＣＩ＝２１）の地上セル１０Ａ（１），１０Ａ（２）が複数存在し、それらに対応する周辺セルＰＣＩとして次のＰＣＩが保持されている。
地上セル１０Ａ（１）：周辺セルＰＣＩ＝２２，２３，２４
地上セル１０Ａ（２）：周辺セルＰＣＩ＝３２，３３，３４

ここで、ＵＥ３０から受信したＭＲに含まれる周辺セルＰＣＩが２２，２３，２４であるため、その周辺セルＰＣＩ２２，２３，２４に対応する地上セル（ＰＣＩ＝２１）１０Ａが、ハンドオーバ先として特定される。

〔ハンドオーバ先セル特定処理例３〕
図６は、本実施形態に係るハンドオーバ先セルを特定する方法の更に他の例を示す説明図である。図７は、本実施形態に係る大ゾーンセル基地局１５０におけるハンドオーバ先セルを特定する処理の更に他の例を示すフローチャートである。

本実施形態のハンドオーバ先セルの特定処理例３では、次のような事前準備を行う。大ゾーンセル１５Ａ内に配置される多数の地上セル基地局（第２セル基地局）１０はそれぞれ、図６に示すように大ゾーンセル１５Ａ内の基準位置としての中心位置１５Ｃからの外向き方向が互いに異なるように中心位置１５Ｃを中心とした回転角度に応じて大ゾーンセル１５Ａのエリアを分割した複数の角度分割エリア（セクタ）１５Ｓ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）に分類される。なお、図示の例では、大ゾーンセル１５Ａの分割数Ｎは６個であるが、分割数Ｎは５個以下でもよいし７個以上であってもよい。

また、複数の角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）それぞれにおいて角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）内で同一のＰＣＩ（物理セル識別子）が重複しないようにＰＣＩを割り当てている。例えば、図６の大ゾーンセル１５Ａの６個の角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）それぞれにおいて、角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）内で一つの地上セル基地局１０についてのみＰＣＩ＝２１を割り当てている。

大ゾーンセル基地局１５０は、複数の角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）それぞれについて角度分割エリアに分類された地上セル基地局１０のＰＣＩの情報を含む第２セル置局情報を保持する。

図７において、大ゾーンセル基地局１５０は、まず、大ゾーンセル１５Ａに在圏するＵＥ３０の大ゾーンセルの中心位置１５Ｃからの方向の情報を取得する（図７のＳ３０１）。この方向の情報は、例えば、ＵＥ３０が、大ゾーンセル１５Ａの備える複数アンテナのうち、いずれの方向のアンテナへの入力レベルが最も高いか、又はいずれの方向のアンテナを用いて通信を行っているかに基づいて取得することができる。大ゾーンセル基地局１５０は、前記方向の情報に基づいて、ＵＥ３０が位置する角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）を特定する（図７のＳ３０２）。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、ハンドオーバ対象のＵＥ３０から、ハンドオーバ先候補セルのＰＣＩ（図６の例では、ＰＣＩ＝２１）及び周辺セル環境情報を含む測定報告（ＭＲ）を受信する（図７のＳ３０３）。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、前記特定した角度分割エリア１５Ｓ（ｎ）及びそれに隣接する角度分割エリア１５Ｓ（ｎ−１），１５Ｓ（ｎ＋１）について、予め保持しているセル置局情報を参照し、参照したセル置局情報と、ＵＥ３０から受信したＭＲに含まれる周辺セル環境情報とを突き合わせて比較し、その比較結果に基づいてハンドオーバ先のセルを特定する（図７のＳ３０４）。例えば、図６の例では、第１番目の角度分割エリア１５Ｓ（１）に含まれる地上セル（ＰＣＩ＝２１）１０Ａ（１）が、ハンドオーバ先として特定される。

図８は、実施形態に係るハンドオーバ処理の一例を示すシーケンス図である。
図８において、まず、ハンドオーバ処理に先立って、大ゾーンセル基地局１５０と、大ゾーンセル１５Ａに含まれる多数の地上セル１０Ａの地上セル基地局１０との間で、前述のハンドオーバ先セル特定処理例１〜３の少なくとも一つの事前準備（ＰＣＩ割り当て、セル置局情報又は周辺セル環境情報の保持等）が行われる（Ｓ４０１）。図示の例では、多数の地上セル基地局１０には、ＰＣＩ＝２１が重複した複数の地上セル基地局１０（１），１０（２）が含まれている。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、大ゾーンセル１５Ａに在圏するＵＥ３０で測定された隣接セルのＰＣＩとそのＰＣＩに対応する受信レベルを含む周辺セル環境情報を含む測定報告を、ＵＥ３０から受信する（Ｓ４０２）。図示の例では、ＰＣＩ＝２１の受信レベルが高いため、ＰＣＩ＝２１がハンドオーバ先候補セルのＰＣＩとされる。

次に、大ゾーンセル基地局１５０は、前述のハンドオーバ先セル特定処理例１〜３の少なくとも一つを実行してハンドオーバ先のセルを特定する（Ｓ４０３）。図示の例では、地上セル基地局１０（１）のセル１０Ａ（１）がハンドオーバ先のセルとして特定されているので、大ゾーンセル基地局１５０は、地上セル基地局１０（１）にハンドオーバ要求を送信する（Ｓ４０４）。

地上セル基地局１０（１）は、大ゾーンセル基地局１５０からハンドオーバ要求を受信すると、ハンドオーバ処理を開始するための「RRC CONNECTION RECONFIGURATION」をＵＥ３０に送信し、地上セル基地局１０（１）とＵＥ３０との間でその後のハンドオーバのための処理が実行される。

以上、本実施形態によれば、オーバレイセル構成の第１セルとしての大ゾーンセル１５Ａ内に多数の第２セルとしての地上セル（マクロセル、スモールセルなど）が形成され、複数の地上セルの物理セル識別子が互いに重複する場合でも、ＵＥ（移動局）を改造することなく、大ゾーンセルから地上セルにハンドオーバするときにハンドオーバ先の地上セルを確実に識別して特定することができる。

なお、上記実施形態で説明したハンドオーバ先セル特定処理例１〜３の任意の２つ又は３つを組み合わせてもよい。このように組み合わせることにより、ハンドオーバ先セル特定処理例１〜３のいずれかを単独で行う場合に比して、ハンドオーバ先の地上セルを特定するときの精度を高めることができるとともに、大ゾーンセルに収容可能なＰＣＩ数を更に増やすことができる。

また、上記実施形態では、地上セル１０Ａ及び大ゾーンセル１５Ａのオーバレイ構成の場合について説明したが、この構成に限定されることなく、本発明は、互いにサイズが異なる複数のセルのオーバレイ構成について適用することができる。

また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなどを用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。

また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、大ゾーンセル基地局１５０、地上セル基地局１０及びユーザ端末装置（移動局）３０，３１の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ 地上セル基地局（第２基地局）
１０Ａ 地上セル（第２セル）
１５ 通信中継装置（飛行体）
１５Ａ 大ゾーンセル（第１セル）
３０ 地上セルに接続された移動局（ユーザ端末装置，ＵＥ）
３１ 大ゾーンセルに接続された移動局（ユーザ端末装置，ＵＥ）
１５０ 大ゾーンセル基地局（第２基地局、中継通信局）

Claims (3)

1. 第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルを形成し前記第１セル内に配置された複数の第２セル基地局とを備える通信システムであって、
   前記複数の第２セル基地局はそれぞれ、前記第１セル内で同一の物理セル識別子が割り当てられた複数の第２セルが互いに隣接しないように配置され、
   前記第１セル基地局は、
   前記複数の第２セル基地局それぞれについて前記第２セル基地局の物理セル識別子と前記第２セル基地局の周辺に位置する周辺セルの物理セル識別子との対応関係の情報を含む周辺セル環境情報を保持し、
   前記第１セルに在圏しているハンドオーバ対象の移動局から、ハンドオーバ先候補セル及び周辺セルの物理セル識別子を含む測定報告を受信し、
   前記ハンドオーバ先候補セル及び周辺セルの物理セル識別子と、前記周辺セル環境情報とに基づいて、ハンドオーバ先の第２セルを特定する、ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１の通信システムにおいて、
   前記第２セル基地局は、地上、水上、ドローン又は気球に設置されたマクロセル基地局又はスモールセル基地局であり、前記第１セル基地局は前記第２セル基地局と同じ又はより高い位置に配置された基地局であることを特徴とする通信システム。
3. 請求項１の通信システムにおいて、
   前記第１セル基地局は、大気圏内又はその外側の宇宙空間に位置する基地局であることを特徴とする通信システム。