JP6290554B2

JP6290554B2 - 無線基地局および無線通信方法

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Publication number: JP6290554B2
Application number: JP2013161010A
Authority: JP
Inventors: 浩樹原田; 和晃武田; 聡永田
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: US20160174169A1; US9844007B2; EP3029978A1; WO2015015950A1; EP3029978B1; EP3029978A4; JP2015032972A

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１参照）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。

ＬＴＥからのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムが検討されている（たとえば、ＬＴＥアドバンストまたはＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））。ＬＴＥ−Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセル（たとえば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）が検討されている（非特許文献２参照）。ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセルとスモールセル間で同一周波数帯だけでなく、異なる周波数帯のキャリアを用いることも検討されている。

3GPP TS 36.300"Evolved UTRA and Evolved UTRAN Overall description" 3GPP TR 36.814"E-UTRA Further advancements for E-UTRA physical layer aspects"

ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセル内に多数のスモールセルを配置することが想定される。このようなＨｅｔＮｅｔにおいて、トラフィックの時間変動に合わせてダイナミックに各スモールセルのオンオフを切り替えることが検討されている。この場合、スモールセルのオフからオンへのスムーズな移行のためには、オフ状態のスモールセルをユーザ端末が効率的に検出する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スモールセルのオンオフをダイナミックに切り替える場合に、ユーザ端末によるオフ状態のスモールセルの効率的な検出を可能とするよう制御することができる無線基地局、ユーザ端末および無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局は、連続送信状態と、自局のオフ状態時に参照信号を間欠送信する非連続送信状態とをダイナミックに切り替える無線基地局であって、前記非連続送信状態において送信するセル検出用の参照信号の送信電力が、前記連続状態において送信する参照信号の送信電力より小さくなるように電力制御する電力制御部を備え、前記電力制御部は、ネットワークから通知される電力変更時の増加量および変更周期に基づいて、前記セル検出用の参照信号の送信電力を段階的に電力制御することを特徴とする。

本発明によれば、スモールセルのオンオフをダイナミックに切り替える場合に、ユーザ端末によるオフ状態のスモールセルの効率的な検出が可能となる。

ＨｅｔＮｅｔの概念図である。スモールセルのＤＴＸ動作について説明する図である。ＤＴＸ状態において送信する検出用信号を説明する図である。従来のＤＴＸ送信における課題を説明する図である。第１の態様におけるスモールセルの動作チャートである。ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号について説明する図である。第２の態様におけるスモールセルの動作チャートである。本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。本実施の形態に係るスモール基地局の機能構成の説明図である。本実施の形態に係るマクロ基地局の機能構成の説明図である。本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

図１は、Ｒｅｌ．１２以降で想定されるＨｅｔＮｅｔの概念図である。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセル（Macro cell）とスモールセル（Small cell）との少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局という）と、スモールセルを形成する無線基地局（以下、スモール基地局という）と、マクロ基地局とスモール基地局と通信するユーザ端末とを含んで構成される。

一般にユーザ分布やトラフィックは均一でなく、時間的、あるいは、場所的に変動する。そのため、マクロセル内に多数のスモールセルを配置する場合、図１に示すように、場所に応じて密度や環境の異なる形態（Sparse and Dense）で、スモールセルが配置されることが想定される。たとえば、ユーザ端末が多く集まる駅やショッピングモール等では、スモールセルの配置密度を高くし（Dense small cell）、ユーザ端末が集まらない場所では、スモールセルの配置密度を低くする（Sparse small cell）ことが考えられる。

このようにトラフィックの大きい場所にスモールセルを密に、かつ局所的に配置、すなわちクラスタ状に配置することにより、セル間でのオフロード効果を得ることが可能となる。また、全てのエリア（マクロセルのカバレッジエリア）をスモールセルでカバーする必要がないため、コスト等を考慮してスモールセルの配置場所や配置するスモールセル数を制御することが可能となる。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセルでは、たとえば、８００ＭＨｚや２ＧＨｚなど、相対的に低い周波数帯のキャリア（以下、低周波数帯キャリアという）が用いられる。低周波数帯キャリアを利用することにより、マクロセルは広いカバレッジを取りやすく、既存（Ｒｅｌ．８から１１）のユーザ端末も接続可能な周波数で運用することができる。これにより、マクロセルは、全てのユーザ端末が常時接続するセルとして広範囲のエリアをカバーすることができる。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、複数のスモールセルでは、たとえば、３．５ＧＨｚなど、相対的に高い周波数帯のキャリア（以下、高周波数帯キャリアという）が用いられる。高周波数帯キャリアを利用することによりスモールセルは広帯域を利用できるため、ベストエフォート型においてデータの高効率なオフロードが可能となる。そのため、スモールセルは、高トラフィック領域のユーザ端末をオフロードするセルとして局所的に配置される。

図１に示すＨｅｔＮｅｔにおいて、マクロセル（マクロ基地局）とスモールセル（スモール基地局）間は、バックホールリンクを介して接続される。具体的には、マクロ基地局とスモール基地局間とをバックホールを通じて連携し、マクロ基地局がスモール基地局をアシストする運用（マクロ基地局がスモール基地局を従属させる運用）が想定されている。マクロ基地局がスモール基地局をアシストする運用としては、マクロ基地局がスモール基地局の検出情報や制御情報をユーザ端末に通知したり、マクロ基地局がマクロセルに接続している端末に対してスモール基地局のスモールセルを追加するCarrier aggregation(異周波の場合)やCoordinated multi-point通信(同周波の場合)を行ったりすることが挙げられる。

また、複数のスモール基地局間についても、バックホールリンクを介して接続することが想定されている。マクロ基地局とスモール基地局間、あるいはスモール基地局間の接続は、光ファイバ（Optical fiber）や非光ファイバ（Ｘ２インターフェース）等の有線接続で行うことが考えられる。

Ｒｅｌ．１２では、トラフィックの時間変動にあわせてスモールセルのオンオフを切り替えることが検討されている。この明細書において、スモールセルのオン状態とは連続送信状態を意味し、オフ状態とは非連続送信状態（間欠送信（ＤＴＸ：Discontinuous Transmission）状態）を意味している。

図１に示す例において、セル１は、トラフィックが存在しないにもかかわらずオン状態を維持している。スモールセルはオン状態においてセル固有参照信号（ＣＲＳ：Cell-specific Reference Signal）などの参照信号を送信しているため、周囲のセルへの与干渉、そしてネットワーク全体での電力消費が大きくなるという問題がある。一方、図１に示す例において、セル２は、トラフィックが存在しないためオフ状態に切り替わっている。この場合には、参照信号送信による周辺セルへの与干渉を低減することができるとともに、ネットワークで消費される電力を削減することができる。

ネットワーク電力消費の削減や与干渉低減の効果は、ダイナミックにスモールセルのオンオフ制御を行うことにより最大化される。ダイナミックにスモールセルのオンオフ制御を行う場合、オンからオフへの移行は、ネットワーク側でトラフィックを観測して判断すればよい。

一方、オフからオンへの移行は、オフ状態のスモールセルのエリアでトラフィックが生じたことを認識して行う必要がある。これを実現するために、オフ状態のスモールセルが特定の下りリンク参照信号を間欠送信（ＤＴＸ：Discontinuous Transmission）し、マクロセルに接続中のユーザ端末がこれを検出して報告した結果に基づいて、当該スモールセルをオン状態に移行させるか判断する方法が考えられている。

図２および図３を参照して、オフ状態におけるＤＴＸ動作について説明する。
図２Ａは、マクロセル内に複数（図２Ａにおいてセル１からセル４）のスモールセルが配置され、かつ、すべてのスモールセルがオン状態である場合を示している。

図２Ａに示す例において、スモールセル１，３内にはユーザ端末が存在し、スモール基地局との間で通信をしている。すなわち、スモールセル１，３内には、トラフィックが存在している。

一方、図２Ａに示す例において、スモールセル２，４内には自セルトラフィックが存在しない。この場合、ネットワークは、マクロセルによってカバレッジが確保されている場合には、スモールセル２，４をオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行するよう判断する。マクロセルによってカバレッジが確保されている場合には、スモールセル２，４をオフにしてもカバレッジホールが生じないためである。したがって、ネットワークは、スモールセル２，４にオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行するよう通知する。

図２Ｂは、スモールセル２，４がオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行した例を示している。図３は、スモールセルのＤＴＸ送信パターンの一例を示している。

図３に示すように、ＤＴＸ状態において、スモールセルは、長周期で間欠的に、当該セルの検出および測定に用いる検出用信号（discovery signal）を送信する。図３に示す例において、ＤＴＸの送信オン間隔はＬ［ｍｓ］であり、ＤＴＸの送信オン期間はＮ［ｍｓ］である。

オン状態のスモールセルは、トラフィックがなくても参照信号（ＣＲＳなど）を常に送信しているため、図２Ａに示すスモールセル２，４において細実線矢印であらわすように、周辺セルに対して干渉を与えている。これに対して、オフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルは、ＤＴＸの送信オフ期間には何の信号も送信しないため、図２Ｂに示すスモールセル２，４において細破線矢印であらわすように、周辺セルへの与干渉を低減することができる。

図２Ｂに示す例において、ＤＴＸ状態のスモールセル２のエリア内にユーザ端末が移動している。ユーザ端末は、ＤＴＸ状態のスモールセル２が送信する検出用信号（discovery signal）を検出すると、図２Ｃに示すように、ネットワークに無線品質の測定結果に係るメジャメントレポート（ＭＲ：Measurement Report）を送信する。

ネットワークは、ユーザ端末から送信されたメジャメントレポートに基づいて、ＤＴＸ状態のスモールセル２をオン状態に移行する必要があるか判断する。図２Ｃに示す例において、ネットワークはスモールセル２にオン状態に移行するよう通知し、スモールセル２はオン状態に移行している。

図４に示すように、上述のオンオフ制御を行う対象のスモールセルが使用している周波数キャリアには、Ｒｅｌ．１１以前のユーザ端末であるＬｅｇａｃｙＵＥが存在する場合がある。ＬｅｇａｃｙＵＥは、上述の検出用信号（discovery signal）を用いたＤＴＸ動作には対応していない。

ＬｅｇａｃｙＵＥは、プライマリ同期信号とセカンダリ同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ：Primary Synchronization Signal／Secondary Synchronization Signal）を使ったセルサーチや、ＣＲＳを用いたメジャメントを行う。そのため、ＤＴＸ状態のスモールセルによる検出用信号（discovery signal）のＤＴＸ送信が、オン状態の周辺セルが送信するＰＳＳ／ＳＳＳまたはＣＲＳと衝突する場合には、ＬｅｇａｃｙＵＥのメジャメントに影響を及ぼすおそれがある。

図４に示す例において、スモールセルＡはＤＴＸ状態であり、スモールセルＢはオン状態である。スモールセルＡは、間欠的に検出用信号（discovery signal）を送信している。スモールセルＢは、常にＣＲＳなどの参照信号を送信している。ＬｅｇａｃｙＵＥは、間欠受信（ＤＲＸ：Discontinuous Reception）状態であり、ＤＲＸＯｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ区間に下りリンクの信号を受信している。

図４に示す２回目のＤＲＸＯｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ区間は、スモールセルＡのＤＴＸの送信オン期間と重なっている。このとき、セルＢのＣＲＳは、セルＡの検出用信号（discovery signal）の干渉を受けているため、ＬｅｇａｃｙＵＥはセルＢの受信品質が劣化したように検出してしまう。

干渉が生じるのは、セルＡのＤＴＸの送信オン期間のみであり、その後継続的に受信品質が劣化するわけではない。ところが、受信品質が劣化したと判断したＬｅｇａｃｙＵＥは、次のＤＲＸＯｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ区間までの間、たとえばイベントトリガのメジャメントレポート送信、Radio Link Failureによる再接続処理、送信レート低下などの本来不要な動作をしてしまう可能性がある。

そこで、本発明者らは、ＬｅｇａｃｙＵＥに対してはＤＴＸ送信が与える影響を軽減しつつ、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対してはＤＴＸ送信の検出用信号（discovery signal）を精度よく検出できるような、ＤＴＸ送信方法を着想した。

（第１の態様）
第１の態様では、オフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）として、送信電力を変更した信号を送信する場合について説明する。具体的には、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力を、オン状態において送信する下りリンク信号の送信電力よりも下げる場合について説明する。

図５は、第１の態様における、スモールセルの動作チャートである。図５に示すように、当該スモールセルは当初オン状態であり、ＣＲＳなどの参照信号を送信している。

図５に示すタイミング（Ａ）において、当該スモールセルにトラフィックが存在しないと判断したネットワーク（マクロセル）は、当該スモールセルに対してオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行するよう通知する。

通知を受けたスモールセルは、オン状態からオフ状態（ＤＴＸ状態）へと移行する。ＤＴＸ状態において、スモールセルは、送信オン間隔Ｌ［ｍｓ］、送信オン期間Ｎ［ｍｓ］で検出用信号（discovery signal）を送信する。図５に示すように、スモールセルは、検出用信号（discovery signal）を、オン状態で送信する参照信号よりも送信電力をＸ［ｄｂ］下げて送信する。

検出用信号（discovery signal）の送信電力は、たとえば、ネットワーク（マクロセル）がスモールセルに通知する。

タイミング（Ａ）において、ネットワーク（マクロセル）は、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対して、ＤＴＸ送信情報を通知する。ＤＴＸ送信情報は、少なくとも検出用信号（discovery signal）の送信電力の情報を含む。ＤＴＸ送信情報は、他にＤＴＸの送信周期（送信オン間隔Ｌ［ｍｓ］）、送信タイミング、使用アンテナポート数、信号構成などの情報を含んでいてもよい。信号構成の情報は、たとえばＤＴＸの送信オン期間Ｎ［ｍｓ］などの情報を含む。

図５のタイミング（Ｂ）において、Ｒｅｌ．１２ＵＥは、スモールセルが送信したＤＴＸの検出用信号（discovery signal）を検出し、メジャメントレポートをネットワーク（マクロセル）に送信する。この場合、Ｒｅｌ．１２ＵＥは、ＤＴＸ送信情報に基づいて、検出用信号（discovery signal）の受信電力にオフセットを加えて、メジャメントレポートを送信する。ネットワーク（マクロセル）は、Ｒｅｌ．１２ＵＥから送信されたメジャメントレポートに基づいて、ＤＴＸ状態のスモールセルに対してオン状態に移行するよう通知する。

通知を受けたスモールセルは、ＤＴＸ状態からオン状態へと移行する。オン状態において、スモールセルは、参照信号を、ＤＴＸ状態で送信する検出用信号（discovery signal）よりも大きな送信電力で送信する。

第１の態様における動作をすることで、ＬｅｇａｃｙＵＥに対しては、ＤＴＸ送信が与える影響を抑えることが可能となる。ＤＴＸ状態における検出用信号（discovery signal）の送信電力を下げることにより、オン状態の周囲セルとの間の干渉が低減するためである。

一方、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対しては、ＤＴＸ送信情報を通知することにより、ＤＴＸ状態のスモールセルの報告漏れを防ぐことが可能となる。

たとえば、図５に示す例において、スモールセルがオン状態で送信する参照信号と、ＤＴＸ状態で送信する検出用信号（discovery signal）とは、同じ参照信号であると想定する。同じ参照信号を用いることにより、ＤＴＸ状態のスモールセルのみが送信する下りリンクの参照信号を検出および測定するための機能を新たに備える構成とせずに、Ｒｅｌ．１２ＵＥを提供できる。

Ｒｅｌ．１２ＵＥは、オン状態のスモールセルが送信する参照信号またはＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）として、同じ参照信号を検出および測定する必要がある。そのため、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対して、あらかじめＤＴＸ送信情報を通知しなければ、誤判断が生じる可能性がある。より具体的には、Ｒｅｌ．１２ＵＥが、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）が送信電力を下げていることを知らない場合には、ＤＴＸ状態のスモールセルが近くに存在していても受信電力が小さいために報告を行わない可能性がある。

そこで、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対して、ＤＴＸ送信情報を通知して、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力を考慮して、たとえばメジャメントレポートのトリガを設定することにより、ＤＴＸ状態のスモールセルの報告漏れを防ぐことが可能となる。

また、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力を下げることにより、当該スモールセルで消費される電力を削減できるため、省エネルギー（energy saving）の効果を高めることが可能となる。

続いて、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）について説明する。検出用信号（discovery signal）としては、たとえば、同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）、セル固有参照信号（ＣＲＳ）、チャネル情報測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information−Reference Signal）、位置決定参照信号（ＰＲＳ：Positioning Reference Signal）もしくはNew signalのいずれか、またはこれらの組み合わせを使用することができる。ＤＴＸ状態のスモールセルは、このような検出用信号（discovery signal）を、ネットワーク（マクロセル）に指定された送信電力、送信周期、送信タイミングで送信する。

図６Ａは、検出用信号（discovery signal）として、ＰＳＳ／ＳＳＳおよびＣＲＳを送信する場合を示している。図６Ａに示す例では、ＣＲＳは、サブフレーム内に分散して配置され、サブフレームごとに送信される。ＰＳＳ／ＳＳＳは、中央の６ＲＢ分の帯域幅に配置され、５［ｍｓ］ごとに送信される。

このような検出用信号（discovery signal）を受信したＲｅｌ．１２ＵＥは、ＰＳＳ／ＳＳＳを使って、ＤＴＸ状態のスモールセルのセルＩＤや送信タイミングを検出する。また、Ｒｅｌ．１２ＵＥは、ＣＲＳを使って、タイミングを補正し、受信品質（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）を測定してメジャメントレポートを送信する。

このように、Ｒｅｌ．１２ＵＥにおいて、検出用信号（discovery signal）を検出および測定する際に、ＬｅｇａｃｙＵＥのセル識別（cell identification）およびメジャメントのメカニズムをそのまま流用することができる。

図６Ｂは、検出用信号（discovery signal）として、ＣＳＩ−ＲＳを送信する場合を示している。このような検出用信号（discovery signal）を受信したＲｅｌ．１２ＵＥは、ＣＳＩ−ＲＳを使って、ＤＴＸ状態のスモールセルのセルＩＤや送信タイミングを検出し、さらにＲＳＲＰを測定する。

スモールセルがセル間同期時環境にある場合には、ゼロパワーＣＳＩ−ＲＳ（ＺＰ−ＣＳＩ−ＲＳ）を使ってセル間の干渉を除去することができるため、ＤＴＸの送信オン期間Ｎ［ｍｓ］においてＮ＝１とする短期間の送信でも高精度な検出および測定が可能となる。

また、ＣＳＩ−ＲＳは、送信周期８０［ｍｓ］までの長周期送信を既存のスペックで既にサポートしている。そのため、ＤＴＸの送信オン間隔Ｌ［ｍｓ］の設定に柔軟に対応することが可能となる。

以上説明したように、第１の態様に係る無線通信方法によれば、スモールセルのオンオフをダイナミックに切り替える場合に、オフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）として、送信電力を変更した信号を送信することにより、ユーザ端末によるオフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルの効率的な検出が可能となる。

（第２の態様）
第２の態様では、第１の態様と同様に、オフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）として、送信電力を変更した信号を送信する場合について説明する。具体的には、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力を、オン状態において送信する下りリンク信号の送信電力よりも下げた状態から段階的に上げながら送信する場合について説明する。

図７は、第２の態様における、スモールセルの動作チャートである。図７に示すように、第２の態様においては、ＤＴＸ状態のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）の構成が第１の態様と相違する。なお、第２の態様において、第１の態様と共通する構成および動作についてはその説明を省略する。

第２の態様において、ＤＴＸ状態のスモールセルは、送信オン間隔Ｌ［ｍｓ］、送信オン期間Ｎ［ｍｓ］で検出用信号（discovery signal）を送信する。この検出用信号（discovery signal）は、送信オン期間Ｎ［ｍｓ］において、変更周期Ｚ［ｍｓ］ごとにＹ［ｄｂ］ずつ段階的に送信電力が増加している。

検出用信号（discovery signal）の段階的な変化は、たとえば、ネットワーク（マクロセル）が電力変更時の増加量Ｙ［ｄｂ］や変更周期Ｚ［ｍｓ］をスモールセルに通知することにより実現される。

検出用信号（discovery signal）の段階的な変化は、ネットワーク（マクロセル）がスモールセルに固定の変化パターンを通知し、スモールセルが所定の期間、当該パターンを繰り返すことで実現されてもよい。または、ネットワーク（マクロセル）が各段階での送信電力の絶対値をスモールセルに通知することにより実現されてもよい。あるいは、スモールセルごとの検出用信号（discovery signal）の段階的な変化をネットワーク（マクロセル）経由でユーザ端末に通知してもよい。

図７に示すタイミング（Ａ）において、ネットワーク（マクロセル）は、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対して、ＤＴＸ送信情報を通知する。ＤＴＸ送信情報は、少なくとも電力変更時の増加量Ｙ［ｄｂ］、変更周期Ｚ［ｍｓ］の情報を含む。ＤＴＸ送信情報は、他にＤＴＸの送信周期（送信オン間隔Ｌ［［ｍｓ］）、送信タイミング、使用アンテナポート数、信号構成などの情報を含んでいてもよい。また、ＤＴＸ送信情報は、電力変更時の増加量に代えて、各段階での送信電力の絶対値の情報を含んでいてもよい。

第２の態様における動作をすることで、ＬｅｇａｃｙＵＥに対しては、ＤＴＸ送信が与える影響を抑えることができるとともに、検出用信号（discovery signal）の送信電力が段階的に増加するため、ＤＴＸ状態からオン状態に移行したスモールセルの影響をスムーズに考慮した動作をすることが可能となる。

一方、Ｒｅｌ．１２ＵＥに対しては、ＤＴＸ送信情報を通知することにより、ＤＴＸ状態のスモールセルの報告漏れを防ぐことできるとともに、検出用信号（discovery signal）の送信電力が段階的に増加するため、この信号の検出および測定の精度を向上することが可能となる。

以上説明したように、第２の態様に係る無線通信方法によれば、スモールセルのオンオフをダイナミックに切り替える場合に、オフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルが送信する検出用信号（discovery signal）として、送信電力を下げた状態から段階的に増加する信号を送信することにより、ユーザ端末によるオフ状態（ＤＴＸ状態）のスモールセルの効率的な検出が可能となる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上記第１の態様および第２の態様に係る無線通信方法が適用される。

図８は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図８に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成するスモール基地局１２ａおよび１２ｂと、を備えている。ユーザ端末２０は、マクロ基地局１１、スモール基地局１２ａおよび１２ｂ（以下、総称してスモール基地局１２という）の少なくとも１つと無線通信可能に構成されている。なお、マクロ基地局１１、スモール基地局１２の数は、図８に示す数に限られない。

マクロセルＣ１およびスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、マクロ基地局１１および各スモール基地局１２は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して互いに接続される。マクロ基地局１１および各スモール基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

なお、マクロ基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、送信ポイント（transmission point）などと呼ばれてもよい。スモール基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（ＨｏｍｅｅＮｏｄｅＢ）、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などと呼ばれてもよい。ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

無線通信システム１では、マクロセルごとに形成されるネットワーク間が非同期となる場合（非同期運用）を想定している。また、無線通信システム１では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。

無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）が伝送される。

また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）や、送達確認情報（ＡＣＫ/ＮＡＣＫ）等が伝送される。

以下、マクロ基地局１１とスモール基地局１２とを区別しない場合には、無線基地局１０と総称する。

図９は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインターフェース部１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インターフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

インターフェース部１０６は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インターフェース部１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

図１０は、本実施の形態に係る無線基地局１２（スモール基地局）の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、無線基地局１２が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。

図１０に示すように、無線基地局１２は、電力制御部３０１、スケジューラ３０２、ＤＬ信号生成部３０３を具備する。

電力制御部３０１は、インターフェース部１０６を介してマクロセルと信号の送受信（バックホールシグナリング）を行う。スモール基地局１２がマクロセルからオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行するよう通知を受けた場合に、電力制御部３０１は、マクロセルからの通知に基づいて、ＤＴＸ状態で送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力が、オン状態で送信する参照信号の送信電力より小さくなるように電力制御する。また、電力制御部３０１は、マクロセルからの通知に基づいてＤＴＸ状態で送信する検出用信号（discovery signal）の送信電力が、送信オン期間において段階的に増加するように電力制御する。

スケジューラ３０２は、ユーザ端末２０に送信するＤＬ信号用の無線リソースの割当て（スケジューリング）を行う。たとえば、ユーザ端末２０に検出用信号（discovery signal）を送信する場合、所定期間に検出用信号を送信するように制御する。

ＤＬ信号生成部３０３は、スケジューラ３０２からの指示に基づいてＤＬ信号を生成する。たとえば、ＤＬ信号生成部３０３は、制御信号、データ信号、参照信号などを生成する。また、ユーザ端末２０が当該スモール基地局を発見するための検出用信号（discovery signal）を生成する。ＤＬ信号生成部３０３で生成された信号は、送受信部１０３を介してユーザ端末２０や他セルの無線基地局に送信される。

図１１は、本実施の形態に係る無線基地局１１（マクロ基地局）の機能構成図である。なお、以下の機能構成は、無線基地局１１が有するベースバンド信号処理部１０４などによって構成される。

図１１に示すように、無線基地局１１は、送信情報制御部３１１、ＤＴＸ送信情報生成部３１２、スケジューラ３０２、ＤＬ信号生成部３０３を具備する。

送信情報制御部３１１は、インターフェース部１０６を介してスモール基地局１２と信号の送受信（バックホールシグナリング）を行う。送信情報制御部３１１は、各スモールセルにおけるトラフィックを監視し、トラフィックが存在しないと判断したスモールセルに対しては、オン状態からオフ状態（ＤＴＸ状態）に移行するよう制御する。また、送信情報制御部３１１は、たとえばユーザ端末から送信されたメジャメントレポートに基づいて、トラフィックが存在すると判断したスモールセルに対しては、ＤＴＸ状態からオン状態に移行するよう制御する。

ＤＴＸ送信情報生成部３１２は、オン状態からＤＴＸ状態に移行するスモールセルに対して通知する、検出用信号（discovery signal）の送信電力に関する情報を生成する。また、ＤＴＸ送信情報生成部３１２は、ＤＴＸ状態の送信オン期間において段階的に増加するような、検出用信号（discovery signal）の送信電力に関する情報を生成する。

また、ＤＴＸ送信情報生成部３１２は、ユーザ端末２０に対して通知する、ＤＴＸ送信情報（非連続送信情報）を生成する。ＤＴＸ送信情報は、たとえば、検出用信号（discovery signal）の送信電力に関する情報を含む。あるいは、検出用信号（discovery signal）は、送信オン期間において段階的に増加する検出用信号（discovery signal）の電力変更時の送信電力の増加量および変更周期に関する情報を含む。

図１２は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ：ＨｙｂｒｉｄＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

図１３は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１３に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、ＤＬ信号復号部４０１、検出部４０２、制御部４０３、ＵＬ信号生成部４０４を少なくとも有している。

ＤＬ信号復号部４０１は、無線基地局１１、１２から送信されたＤＬ信号を復号する。たとえば、マクロ基地局１１からＤＴＸ送信情報が送信された場合には、当該情報を検出部４０２に出力する。

検出部４０２は、スモール基地局１２から送信される検出用信号（discovery signal）に基づいて、スモール基地局を検出および測定する。

制御部４０３は、無線基地局から送信された下り制御信号（ＵＬｇｒａｎｔ）に基づいて、無線リソースに対する上り制御信号（フィードバック信号）と上りデータ信号の割当てを制御する。ＵＬ信号生成部４０４は、制御部４０３からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。また、ＵＬ信号生成部４０４は、制御部４０３からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。

以上、上述の実施の形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。また、各実施の態様は適宜組み合わせて適用することが可能である。

１…無線通信システム
１０…無線基地局
１１…無線基地局（マクロ基地局）
１２，１２ａ，１２ｂ…無線基地局（スモール基地局）
２０…ユーザ端末
３０…上位局装置
４０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…インターフェース部
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
３０１…電力制御部
３０２…スケジューラ
３０３…ＤＬ信号生成部
３１１…送信情報制御部
３１２…ＤＴＸ送信情報生成部
４０１…ＤＬ信号復号部
４０２…検出部
４０３…制御部
４０４…ＵＬ信号生成部

Claims

連続送信状態と、自局のオフ状態時に参照信号を間欠送信する非連続送信状態とをダイナミックに切り替える無線基地局であって、
前記非連続送信状態において送信するセル検出用の参照信号の送信電力が、前記連続状態において送信する参照信号の送信電力より小さくなるように電力制御する電力制御部を備え、
前記電力制御部は、ネットワークから通知される電力変更時の増加量および変更周期に基づいて、前記セル検出用の参照信号の送信電力を段階的に電力制御することを特徴とする無線基地局。
前記電力制御部は、前記非連続送信状態において送信するセル検出用の参照信号の送信電力が、送信オン期間において段階的に増加するように電力制御することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記電力制御部は、ネットワークから通知される固定の変化パターンに従って、前記セル検出用の参照信号の送信電力を段階的に電力制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線基地局。
前記電力制御部は、ネットワークから通知される各段階での送信電力の絶対値に基づいて、前記セル検出用の参照信号の送信電力を段階的に電力制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線基地局。
前記非連続送信状態において送信するセル検出用の参照信号は、同期信号（ＰＳＳ／ＳＳＳ）、セル固有参照信号（ＣＲＳ）、チャネル情報測定用参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information−Reference Signal）、位置決定参照信号（ＰＲＳ：Positioning Reference Signal）もしくはNew signalのいずれか、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線基地局。
連続送信状態と、自局のオフ状態時に参照信号を間欠送信する非連続送信状態とをダイナミックに切り替える無線基地局の無線通信方法であって、
前記非連続送信状態において送信するセル検出用の参照信号の送信電力が、前記連続状態において送信する参照信号の送信電力より小さくなるように電力制御する工程を有し、
前記電力制御部は、ネットワークから通知される電力変更時の増加量および変更周期に基づいて、前記セル検出用の参照信号の送信電力を段階的に電力制御することを特徴とする無線通信方法。