JP5726367B2 - マクロセル・システムとスモールセル・システムとを同期させるための方法 - Google Patents

Description

例示的な実施形態は、スモールセルとマクロセルとの同期に関する。

モバイル無線周波数帯域は、十分にはない高価なリソースである。１９８０年代に商用モバイル無線通信が開始されて以降、加入者の数は指数関数的に増加してきている。基礎をなす無線技術も速いペースで成長してきた。従来の音声通信に加えて、データ、ビデオ、およびリアルタイム・ゲームが導入されてきた。

これらの新しいサービスは、従来の音声サービスに比べて、単位時間あたり相対的により多数のビットを送信することを必要とする。より大きなビットレート要求を満たすのに２つの主な方法が存在し、第１の方法は、（例えば、複数の送受信アンテナに基づいた）高度な技術を使用して、スペクトルを効率的に使用することであり、第２の方法は、より大きな周波数帯域を使用することである。周波数スペクトルはすでに混み合っているので、後者の方法はしばしば実現可能ではない。

１９８０年代にセル方式の概念が導入されると、周波数スペクトルの効率的な再利用が可能になった。サービスエリアは、セルが六角形グリッドをなすように分割することができ、セルはさらに、セルからなるクラスタにグループ化される。周波数帯域は、クラスタ内で分配することができ、同一チャネル干渉を知的に低く保つようにクラスタ間で再利用することができる。

次世代のワイヤレス技術は、干渉に対してより堅牢な符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術に基づいており、したがって、ユニバーサル周波数再利用（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ）、またはセル間での同一周波数の再利用が、第２および第３世代のＣＤＭＡネットワークにおいて導入された。

直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術は、将来の４Ｇまたは国際移動電気通信（ＩＭＴ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）アドバンスト・ネットワークのために使用される技術である。ＯＦＤＭは、スペクトル効率的な方式であり、複数アンテナ技法（ＭＩＭＯ）により適してもいるが、干渉の影響をより受けやすい。したがって、ＯＦＤＭネットワークの配備を成功させるには、セル間で周波数スペクトルを効率的かつ知的に使用することが重要である。

ＯＦＤＭシステムのスペクトル効率を、言い換えると、周波数再利用を改善するために、多大な研究努力が捧げられてきた。いくつかのソリューションは、例えば、フラクショナル周波数再利用（ＦＦＲ：ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ）（動的および静的）、セル間干渉制御（ＩＣＩＣ：ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）、スモールセル配備（異種ネットワーク）を提案した。

ＦＦＲは、セルのあるエリアのために、スペクトルの一部分を使用する。スペクトルのその一部分は、動的に変更され、または静的に割り当てられる。スペクトルが動的に割り当てられる場合、周囲セルからのアップリンク制御信号を使用して、割り当て決定を行うことができる。

ＩＣＩＣでは、セルは、バックホール通信インタフェースを介して、周波数帯域についての何らかのメトリック、例えば、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ：ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を定期的に共有する。セルは、自ら行った測定と、周囲セルから受け取った情報とから、周波数帯域を割り当てるための決定を行う。

マクロセル内にスモールセルを配備すると、スペクトル使用が効率化し、セルのあるエリアではビットレートをより高める要求が満たされる。一般に、スモールセルは、より低い送信電力を使用して、サービス需要が高い小さなエリアにサービスを行い、または言い換えると、スモールセルは、数メートルから数百メートルのセル半径を有する。スモールセルは、無線または有線バックホール接続を使用して、バックボーン・ネットワークに接続することができる。

屋内および屋外のピコセル、フェムトセル、およびマイクロセルが、スモールセルの主なタイプである。スモールセルの分類は、例えば、送信電力レベル、配備シナリオ、および／またはスモールセル・ネットワークのオーナシップに基づいている。マクロセル内に異なるタイプのスモールセルが配備される場合、そのネットワークは、異種ネットワークとも呼ばれる。

図１は、従来の異種ネットワーク１００を示している。示されるように、複数のセル１０５は、セルが六角形グリッドをなすように配置される。各セルは、例えば基地局（図示されず）に関連付けられた、１つまたは複数のアンテナ１１５を含むことができる。セルの１つまたは複数は、セル１０５内の局所エリアにおいてサービスをサポートするための、複数のスモールセル１１５を含むことができる。拡張ノードＢ（ｅＮＢ：ｅｎｈａｎｃｅｄ ｎｏｄｅＢ）１１０は、複数のセル１０５にサービスを行う。

広く使用されているＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＨＳＤＰＡ、およびＨＳＵＰＡワイヤレス・マクロセル規格は、第３世代パートナシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）によって作成された。３ＧＰＰは、近頃、ＬＴＥ規格（リリース８）をまとめ上げ、新しい規格、すなわち、リリース９および１０に取り組んでいる。リリース１０が目指しているは、ＩＭＴアドバンスト仕様を満たすことである。現在、世界中のいくつかの通信業者が、将来のセルラ・ネットワークのためにＬＴＥ技術を展開し、マクロセル、ピコセル、およびフェムトセルを用いて、ビットレートをより高める要求を満たすことを計画している。

図１などの異種ネットワークでは、マクロ・カバレージは、商業エリアまたは住宅エリアにおいて、まばらなスモールセル・カバレージと重なり合う。フェムトセルなどの、または公共ピコセルであっても、スモールセルは、そのほとんどが屋内環境に配備される。したがって、屋内スモールセルをアンブレラ・マクロセル（ｕｍｂｒｅｌｌａ ｍａｃｒｏ ｃｅｌｌ）と同期させることには困難が伴う。一般的な同期方法は、ＧＰＳに基づいている。しかし、屋内スモールセルは、ＧＰＳ信号を獲得することが困難である。屋内で測定されたＧＰＳ信号の強度は、屋外で測定されたＧＰＳ信号の強度よりも３０ｄＢ低い。さらに、コスト上の制約から、多くのスモールセルは、ＧＰＳ受信機を備えていない。

例示的な実施形態は、マクロセルとフェムトセルとを同期させる方法を開示する。ＵＥがマクロセルに属する場合またはマクロセル上にある場合、ＵＥは、マクロ・システム時間をトラッキングしており、マクロと同期していることを発明者らは発見した。ＵＥは、フェムトの時間オフセットを測定し、そのオフセット時間をマクロセルの拡張ノードＢ（ｅＮＢ）に報告する。マクロセルのｅＮＢは、ＵＥ報告を処理し、時間オフセットをＸ２または他のネットワーク接続を介してフェムトセル・ノードＢ（ＨｅＮＢ）に通知する。ＨｅＮＢは、受け取った情報に基づいて、時間オフセットを調整する。

少なくとも別の例示的な実施形態では、ＵＥは、トレーニング信号を、フェムト・トレーニング・アクセス・スロットにおいて、ＨｅＮＢに送信する。ＨｅＮＢは、アウェイクされる前に、専用同期アクセス・スロット（またはこの目的で専用プリアンブルが割り当てられたチャネル）をモニタリングする。ＨｅＮＢは、トレーニング信号を受信したとき、その信号を獲得し、最初にトレーニング信号をトラッキングする。合計の遅延オフセットに基づいて、ＨｅＮＢは、そのローカル・タイミングをマクロ・システムと同期するように調整する。

少なくとも１つの例示的な実施形態では、方法は、スモールセルが、ユーザ機器（ＵＥ）から受信した第１のトレーニング信号に基づいて、ＵＥにパイロット信号を送信するステップと、スモールセルが、ＵＥから第２のトレーニング信号を受信するステップとを含む。第２のトレーニング信号には、スモールセルによって送信されたパイロット信号に基づいた時間だけオフセットが施されている。時間オフセットは、ＵＥがマクロセルによって送信された基準信号を受信した時刻と、ＵＥがスモールセルによって送信されたパイロット信号を受信した時刻との間の差を表している。スモールセルは、第２のトレーニング信号に基づいて、ローカル基準信号を調整する。

少なくとも別の例示的な実施形態は、スモールセルが、ユーザ機器（ＵＥ）に第１の信号を送信するステップと、スモールセルが、ＵＥと通信するように構成されたマクロセルから時間オフセット情報を受信するステップとを含む、方法を開示する。時間オフセット情報は、ＵＥがマクロセルによって送信された信号を受信した時刻と、ＵＥがパイロット信号を受信した時刻との間の差の間の時間オフセットを表している。

少なくとも別の例示的な実施形態は、送受信機を含むスモールセルを開示する。送受信機は、ユーザ機器（ＵＥ）から受信した第１のトレーニング信号に基づいて、ＵＥにパイロット信号を送信し、ＵＥから第２のトレーニング信号を受信し、第２のトレーニング信号に基づいて、スモールセルのローカル基準タイミングを調整するように構成される。第２のトレーニング信号には、スモールセルによって送信されたパイロット信号に基づいた時間オフセットだけずらされており、時間オフセットは、ＵＥがマクロセルによって送信された信号を受信した時刻と、ＵＥがスモールセルによって送信されたパイロット信号を受信した時刻との間の差を表している。

少なくとも別の例示的な実施形態は、マクロセルから基準信号を受信し、スモールからパイロット信号を受信し、基準信号とパイロット信号とに基づいて時間オフセット情報を決定するように構成されたユーザ機器（ＵＥ）を開示し、時間オフセット情報は、基準信号を受信した時刻とパイロット信号を受信した時刻との間の差を表している。

例示的な実施形態は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読むことによって、より明瞭に理解されよう。図１〜図４Ｂは、本明細書で説明される非限定的で例示的な実施形態を表している。

従来の異種ネットワークを示す図である。 例示的な一実施形態による異種ネットワークを示す図である。 例示的な一実施形態による、ＨｅＮＢをマクロセルｅＮＢと同期させる方法を示す図である。 例示的な一実施形態による、ＨｅＮＢをマクロセルｅＮＢと同期させる方法を示す図である。 例示的な一実施形態によるエア・インタフェース・メッセージを示す図である。 例示的な一実施形態によるネットワーク・メッセージを示す図である。 少なくとも別の例示的な実施形態による、ＨｅＮＢをマクロセルｅＮＢと同期させる方法を示す図である。 少なくとも別の例示的な実施形態による、ＨｅＮＢをマクロセルｅＮＢと同期させる方法を示す図である。

いくつかの例示的な実施形態を説明する添付の図面を参照しながら、次に様々な例示的な実施形態をより完全に説明する。図面では、層および領域の厚みは、明瞭にするために誇張されることがある。

したがって、例示的な実施形態は、様々な変更形態および代替形態が可能であるが、図面では、実施形態は例によって示され、本明細書で詳細に説明される。しかし、例示的な実施形態を開示された特定の形態に限定する意図はなく、反対に、例示的な実施形態は、特許請求の範囲内に包含されるすべての変形形態、均等形態、および代替形態を包含することを理解されたい。図面の説明の全体にわたって、同様の番号は同様の要素を指し示している。

様々な要素を説明するために、本明細書では、第１の、第２の、などの語を使用することがあるが、これらの要素は、これらの語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの語は、１つの要素を別の要素から区別するためだけに使用される。例えば、例示的な実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、「および／または」という語は、列挙された関連する語の１つまたは複数からなるあらゆる組み合わせを含む。要素が別の要素に「接続される」または「結合される」と述べられた場合、要素を他の要素に直接的に接続もしくは結合することができ、または仲介要素が存在してもよいことが理解されよう。対照的に、要素が別の要素に「直接的に接続される」または「直接的に結合される」と述べられた場合、仲介要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の語（例えば、「〜の間に」と「直接的に〜の間に」、「〜に隣接して」と「直接的に〜に隣接して」など）も同様に解釈されるべきである。

本明細書で使用される用語は、もっぱら特定の実施形態を説明することを目的としており、例示的な実施形態を限定することは意図していない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈から明らかにそうではないことが分かる場合を除き、複数形も同様に含むことが意図されている。本明細書で使用される場合、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」、および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という語は、述べられた特徴、整数、ステップ、操作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されよう。

いくつかの代替実施では、述べられた機能／動作は、図に示された順序とは異なる順序で行われることがあることにも留意されたい。例えば、連続して示された２つの図は、含まれる機能／動作に応じて、実際には、実質的に同時に実行されることがあり、または時には逆の順序で実行されることがある。

別段の定義がなされない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、例示的な実施形態が属する技術分野の当業者が一般に理解しているのと同じ意味を有する。例えば、一般に使用されている辞書内で定義された用語は、関連技術の文脈における意味と矛盾しない意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味に解釈されないことがさらに理解されよう。

例示的な実施形態の部分および対応する詳細な説明は、ソフトウェアの観点から、またはコンピュータ・メモリ内のデータ・ビットに施される操作のアルゴリズムおよびシンボリック表現の観点から提示される。これらの説明および表現は、それによって当業者が自らの仕事の内容を他の当業者に効果的に伝える説明および表現である。アルゴリズムは、この用語が本明細書で使用される場合、また一般に使用される場合、所望の結果をもたらす首尾一貫した一連のステップであると考えられている。ステップは、物理量の物理的操作を必要とするステップである。必ずではないが、通常、これらの量は、記憶し、転送し、組み合わせ、比較し、および他の方法で操作することが可能な、光、電気、または磁気信号の形式を取る。共通的に使用できることが主な理由で、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、項、または数などと呼ぶことが、時として便利であることが分かった。

以下の説明では、説明的な実施形態は、動作、および（例えば、フローチャートの形式を取る）操作のシンボリック表現に関連して説明され、それらは、特定のタスクを実行し、または特定の抽象データ・タイプを実施する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む、プログラム・モジュールまたは機能的プロセスとして実施でき、また既存のネットワーク要素または制御ノードにおける既存のハードウェア（例えば、セル・サイト、基地局、またはノードＢに配置されたスケジューラ）を使用して実施できる。そのような既存のハードウェアは、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などを含むことができる。

しかし、これらの語および類似の語のすべては、適切な物理量に関連付けられ、これらの量に適用される便利なラベルにすぎないことに留意されたい。別途特別に述べられない限り、または説明から明らかなように、「処理する」または「計算する」または「算定する」または「決定する」または「表示する」などの語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的な電子量として表現されたデータを操作および変換して、コンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、または他の情報記憶、転送、もしくは表示デバイス内の物理量として同様に表現される他のデータにする、コンピュータ・システムまたは類似の電子コンピューティング・デバイスのアクションおよびプロセスについて述べている。

例示的な実施形態のソフトウェア実施態様は、一般に、何らかの形態の有形な（または記録）記憶媒体上に符号化され、または何らかのタイプの伝送媒体上で実施されることにも留意されたい。有形な記憶媒体は、磁気的なもの（例えば、フロッピディスクもしくはハードディスク）または光学的なもの（例えば、コンパクト・ディスク・リード・オンリ・メモリ、すなわち「ＣＤ ＲＯＭ」）とすることができ、読み取りだけを行うこと、またはランダム・アクセスを行うことができる。同様に、伝送媒体は、ツイスト・ワイヤ・ペア、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野で知られた他の何らかの適切な伝送媒体とすることができる。例示的な実施形態は、任意の与えられた実施のこれらの態様によって限定されない。

本明細書で使用される場合、「ユーザ機器（ＵＥ）］という用語は、移動ユーザ、移動局、移動端末、ユーザ、加入者、ワイヤレス端末、および／またはリモート局と同義とすることができ、ワイヤレス通信ネットワーク内のワイヤレス・リソースのリモート・ユーザを表すことができる。「ノードＢ」という用語は、１つまたは複数のセル・サイト、基地局、送受信機、アクセス・ポイント、および／または無線周波数通信の任意のターミナルであると理解することができる。現在のネットワーク・アーキテクチャでは、モバイル／ユーザ・デバイスとアクセス・ポイント／ノードＢとを区別して考えることができるが、これ以降で説明される例示的な実施形態は、一般に、例えば、アドホックおよび／またはメッシュ・ネットワーク・アーキテクチャなど、その区別が明白でないアーキテクチャにも適用可能とすることができる。サービング・ノードＢとは、ＵＥの要求を現在処理しているセル・サイトのこととすることができる。

図２は、例示的な一実施形態による異種ネットワーク２００を示している。示されるように、異種ネットワーク２００は、マクロセル２１０と、マクロセル２１０内のスモールセル２２０とを含む。スモールセル２２０は、フェムトセルとすることができ、またはピコセルもしくはマイクロセルなどの他の任意のタイプのスモールセルとすることができる。明瞭かつ簡潔にするため、スモールセル２２０をフェムトセルと呼ぶことにする。

マクロセル２１０は、複数のフェムトセルを含むことができることを理解されたい。サービング・マクロｅＮＢ２２５は、マクロセル２１０内のＵＥにサービスすることができる。示されるように、ＵＥ２３０とサービング・マクロｅＮＢ２２５は、第１のリンクＬＩＮＫ１を介して通信することができる。第１のリンクＬＩＮＫ１は、ワイヤレス・リンクである。第１のリンクＬＩＮＫ１は、３Ｇおよび／またはＬＴＥなど、任意の知られたワイヤレス規格に準拠することができる。

第１のリンクＬＩＮＫ１を介して、ＵＥ２３０は、サービング・マクロｅＮＢ２２５と同期を取る。サービング・マクロｅＮＢ２２５と同期を取るため、ＵＥ２３０は、サービング・マクロｅＮＢ２２５からのパイロット信号をサーチし、獲得する。獲得したパイロット信号に基づいて、ＵＥ２３０は、サービング・マクロｅＮＢ２２５から受信したパイロット信号のフレーム境界およびフレーム番号を決定する。その後、ＵＥ２３０は、サービング・マクロｅＮＢ２２５から受信した信号に関連するフレーム境界およびフレーム番号と一致するように、ＵＥ２３０のローカル基準タイミングを調整する。言い換えると、ＵＥのローカル基準タイミングは、マクロｅＮＢから受信した信号と同期しており、この信号は、マクロｅＮＢとＵＥとの間の伝搬遅延を有している。

ＵＥは、ハードウェア実施を使用して、ローカル基準タイミングを調整することができる。例えば、ＣＤＭＡのサーチおよび獲得では、相関がピークに達するように、ローカル信号と受信信号とを一致させる。ソフトウェアは、タイミング調整の値をハードウェアに設定することができる。

示されるように、ＵＥ２３０は、フェムトセル２２０内に所在している。したがって、ＵＥ２３０は、フェムトセル・ノードＢ（ＨｅＮＢ）２４０と通信することができる。ＵＥ２３０がフェムトセル２２０の一部である場合、ＵＥ２３０は、第２の通信リンクＬＩＮＫ２を介してＨｅＮＢ２４０と通信する。

サービング・マクロｅＮＢ２２５は、通信リンクＬＩＮＫ３を介してＨｅＮＢ２４０と通信することができる。通信リンクＬＩＮＫ３は、Ｘ２または知られた他の任意のネットワーク接続とすることができる。説明した異種ネットワーク２００を用いて、ＨｅＮＢ２４０とサービング・マクロｅＮＢ２２５とを同期させる方法を説明する。

図３Ａ〜図３Ｂは、例示的な一実施形態による、ＨｅＮＢをサービング・マクロｅＮＢと同期させる方法を示している。図３Ａ〜図３Ｂの方法は、異種ネットワーク２００において実施できることを理解されたい。

Ｓ３００において、ＵＥは、サービング・マクロｅＮＢと同期を取る。同期プロセスは、図２を参照して上で説明した同期プロセスと同じである。したがって、簡潔にするため、同期プロセスの説明を繰り返すことはしない。

ＵＥは、ＵＥに関連するＨｅＮＢのロケーションを決定するように構成される。さらに、ＨｅＮＢとの初期接続時に、ＵＥは、ＨｅＮＢの識別情報（ＩＤ）、ＨｅＮＢの送信周波数、近隣セル情報、およびＨｅＮＢのロケーションなど、ＨｅＮＢについての情報を記憶する。

ＵＥは、ＧＰＳを含み、したがって、ＵＥがＨｅＮＢの近くにいる場合、ロケーション情報を記憶することができる。ＵＥがＨｅＮＢのロケーションを知ることを可能にする他の方法も存在し、本明細書において使用することができる。簡潔にするため、これらの方法を説明することはしない。

ＵＥは、記憶した情報に基づいて、関連するＨｅＮＢが近くにあるかどうかを決定するように構成される。例えば、関連するＨｅＮＢは、ＵＥから数百メートルの範囲内にある場合、近くにあるとすることができる。ＵＥがＨｅＮＢの近くに移動した場合、ＨｅＮＢは、近接性によってトリガされて、フェムトセル・パイロット信号を送信する。近接性は、知られており、ＬＴＥ規格において定義されている。したがって、簡潔にするため、近接性について説明することはしない。

より具体的には、ＵＥが関連するＨｅＮＢの近くにいる場合、Ｓ３０５において、ＵＥは、近接性メッセージをサービング・マクロｅＮＢに送信する。サービング・マクロｅＮＢは、通知をＨｅＮＢに転送する。通知を受信すると、ＨｅＮＢは、スリーピング・モードからアクティブ・モードに変わる。

したがって、Ｓ３１０において、ＨｅＮＢは、フェムトセル・パイロット（基準）信号を送信し、ＵＥは、フェムトセル・パイロット信号を受信する。ＵＥは、フェムトセル・パイロット信号を受信すると、フェムトセル・パイロット信号を測定して、サービング・マクロｅＮＢタイミングと同期しているＵＥのローカル基準タイミングに対する、フェムトセル・パイロット信号の時間オフセットを決定する。フェムトセル・パイロット信号の時間オフセットは、ＵＥにおいて受信したサービング・マクロｅＮＢの基準タイミングからのオフセット・ドリフト（ｏｆｆｓｅｔ ｄｒｉｆｔｉｎｇ）である。フェムトセル・パイロット信号の時間オフセットは、図３ＢにおいてＤＴとして示されている。

ＵＥは、フェムトセル・パイロット信号のフレーム境界と、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号のフレーム境界とを比較するように構成される。

より具体的には、ＵＥは、フェムトセル・パイロット信号の強度の相関ピークを測定することによって時間オフセットを決定し、その後、ＨｅＮＢからのフェムトセル・パイロット信号のフレーム境界を決定する。ＵＥは、ＨｅＮＢから受信したフェムトセル・パイロット信号のフレーム境界のタイミングと、ＵＥのローカル基準タイミングとを比較する。ＵＥは、（基準信号など、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号に基づいて）サービング・マクロｅＮＢと同期しているので、ＵＥのローカル基準タイミングは、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号（例えば、基準信号）と一致している。その結果、比較に基づいて、ＵＥは、ＨｅＮＢから受信したフェムトセル・パイロット信号のフレーム境界と、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号のフレーム境界との間の時間オフセットを獲得する。

Ｓ３２０において、ＵＥは、時間オフセットを含む、フェムトセルの時間オフセット報告（時間オフセット情報）をサービング・マクロｅＮＢに送信する。長期間にわたって較正を行わないと、ＨｅＮＢのローカル基準タイミングのドリフトは、１フレームよりも大きな時間オフセットに達することがある。ＬＴＥでは、フレーム持続時間は、１０ｍｓである。したがって、ＵＥは、ＨｅＮＢからのフェムトセル・パイロット信号（ローカル信号）のフレーム境界と、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号のフレーム境界との間の時間オフセットを決定する。ＵＥは、サービング・マクロｅＮＢおよびＨｅＮＢによってそれぞれブロードキャストされたシステム・フレーム番号（ＳＦＮ：ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅ ｎｕｍｂｅｒ）も受信し、ＳＦＮ間の差（フレーム・オフセット）を決定する。例えば、図３Ｂにおいて、時間オフセットは、サービング・マクロｅＮＢからのＳＦＮ ｎと、ＨｅＮＢからのＳＦＮ ｎ−３との間の時間オフセットになる。

したがって、時間オフセット報告は、ＨｅＮＢからの信号（ローカル信号）のフレーム境界と、サービング・マクロｅＮＢから受信した信号のフレーム境界との間の時間オフセットを、少なくとも０．１μｓの精度で含み、またサービング・マクロｅＮＢから受信したＳＦＮと、ＨｅＮＢから受信したＳＦＮとの間の差を含む。時間オフセット報告に加えて、ＵＥは、ＨｅＮＢおよび他の近隣セルの電力測定も報告する。ＬＴＥ規格の下では、ＵＥは、近隣セルの電力測定を報告する。したがって、ＵＥは、任意の知られた手段を通して、ＨｅＮＢおよび他の近隣セルの電力測定を決定することができる。

時間オフセット報告は、ＵＥによってエア・インタフェース・メッセージに収めて送信することができる。例えば、ＬＴＥでは、新しい情報要素（ＩＥ）を既存メッセージＵＥＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅに追加することができる。

図３Ｃは，時間オフセット報告を有するＩＥを含むＵＥＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅの一例を示している。示されるように、ＵＥＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅ３０００は、知られた情報要素３０１０、３０２０、３０３０を含む。ＩＥ３０１０は、近隣セルの電力測定を含む。ＵＥＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅ３０００は、時間オフセット報告ＩＥ３０５０も含む。時間オフセット報告ＩＥ３０５０は、２つのフィールド３０５０ａ、３０５０ｂを含む。フィールド３０５０ａは、時間オフセットを含み、フィールド３０５０ｂは、フレーム・オフセットを含む。フィールド３０５０ａは、例えば、２４ビットとすることができる。フィールド３０５０ｂは、例えば、０〜１００の範囲を有することができ、それは、フレーム・オフセットである。

フェムトセルのサイズは、一般に、直径３００ｍ未満である。したがって、（例えば、通信リンクＬＩＮＫ２を介する）ＨｅＮＢとＵＥとの間の伝搬遅延は、０．１μｓ未満であり、結果的に無視することができる。

したがって、（図３Ｂに示される）サービング・マクロｅＮＢからＨｅＮＢまでの伝搬遅延であるＰＤ_{ＮＢ＿ＮＢ}は、（図３Ｂに示される）サービング・マクロｅＮＢからＵＥまでの一方向伝搬遅延であるＰＤ_{ＮＢ＿ＵＥ}と同じであると見なすことができる。

ＵＥにおいて測定された（図３Ｂに示される）フェムトセル・パイロット信号の時間オフセットＤＴは、ローカル・マクロ基準タイミングからのオフセット・ドリフトと見なされる。

図３Ａを参照すると、サービング・マクロｅＮＢは、フレーム境界間の時間オフセットとＳＦＮ差とを含む時間オフセット報告を受信した後、Ｓ３３０において、（利用可能であれば）Ｘ２を介して、または（例えば、ＨｅＮＢゲートウェイを介する）別のネットワーク接続を介して、時間オフセット報告をＨｅＮＢに転送することができる。

サービング・マクロｅＮＢは、以下の条件のうちの少なくとも１つが満たされた場合、時間オフセット報告をＨｅＮＢに送信する。
１．ＨｅＮＢ＿ｐｏｗｅｒ＿ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＞ｐｏｗｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（ＵＥがＨｅＮＢに十分に近い）
２．ＴｉｍｉｎｇＯｆｆｓｅｔ＿ＨｅＮＢ＞ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ
３．周期的な報告タイマ
ここで、ＨｅＮＢ＿ｐｏｗｅｒ＿ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔは、ＨｅＮＢによって送信され、ＵＥによって受信された信号について測定された電力であり、ｐｏｗｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、ＵＥがＨｅＮＢに十分に近いかどうかを判定するために使用される電力閾値であり、ＴｉｍｉｎｇＯｆｆｓｅｔ＿ＨｅＮＢは、決定された時間オフセットであり、ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、時間閾値である。ｐｏｗｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄおよびｏｆｆｓｅｔ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、ネットワークの状態および／または経験的データに基づいて決定することができる。

３つの条件のうちの１つが満たされた場合、（例えば、条件（３）が満たされる場合は）時間オフセットＴｉｍｉｎｇＯｆｆｓｅｔ＿ＨｅＮＢがｏｆｆｓｅｔ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも小さくても、サービング・マクロｅＮＢは、サービング・マクロｅＮＢから受信したＳＦＮとＨｅＮＢから受信したＳＦＮとの間の差と、時間オフセットとを含む、時間オフセット報告をＨｅＮＢに送信する。

ＵＥによってサービング・マクロｅＮＢに送信されるエア・インタフェース・メッセージと同様に、サービング・マクロｅＮＢによって送信される時間オフセット報告は、ネットワーク・メッセージに収めて送信することができる。ネットワーク・メッセージは、新しいメッセージ、または既存のネットワーク・メッセージ内の時間オフセット報告を含む新しいＩＥとすることができる。

図３Ｄは、時間オフセット報告を有するＩＥを含む例示的なネットワーク・メッセージを示している。示されるように、ネットワーク・メッセージ３５００は、知られた情報要素３５１０、３５２０、３５３０を含む。ＩＥ３５１０は、ＨｅＮＢのＩＤを含む。ＨｅＮＢのＩＤに加えて、ネットワーク・メッセージ３５００は、ネットワークがネットワーク・メッセージ３５００をＨｅＮＢに送り届けることができるように、関連するネットワークＩＤなどの他のルーティング情報をＩＥ３５２０、３５３０内に含む。

ネットワーク・メッセージ３５００は、時間オフセット報告ＩＥ３５５０も含む。時間オフセット報告ＩＥ３５５０は、時間オフセット報告ＩＥ３０５０と同じである。したがって、簡潔にするため、時間オフセット報告ＩＥ３５５０の説明を提供することはしない。

ＨｅＮＢは、ＵＥにおいて測定されるフェムトセル時間オフセットが０になるように、フェムトセル（ＨｅＮＢ）基準タイミングを調整する。さらに、ＨｅＮＢは、ＳＦＮカウンタを含む。ＨｅＮＢは、ＳＦＮカウンタがサービング・マクロｅＮＢのＳＦＮカウンタと同期（一致）するように、フレーム差（フレーム・オフセット）に基づいて、ＳＦＮカウンタを調整する。その後、ＵＥは、サービング・マクロｅＮＢおよびＨｅＮＢの両方から、同じ時刻に、同じＳＦＮを受信することができる。結果として、ＨｅＮＢは、サービング・マクロｅＮＢのタイミングと同期し、サービング・マクロ信号と一致する。

図４Ａ〜図４Ｂは、少なくとも別の例示的な実施形態による、ＨｅＮＢをマクロセルｅＮＢと同期させる方法を示している。図４Ａ〜図４Ｂの方法は、異種ネットワーク２００において実施できることを理解されたい。

Ｓ４００において、ＵＥは、サービング・マクロｅＮＢと同期を取る。同期プロセスは、図２を参照して上で説明した同期プロセスと同じである。したがって、簡潔にするため、同期プロセスの説明を繰り返すことはしない。

Ｓ４１０において、サービング・マクロｅＮＢは、ＨｅＮＢを支援するようＵＥに要求する。ＵＥおよびＨｅＮＢのロケーション情報と、ＵＥのフェムト・オーナシップ情報とに基づいて、サービング・マクロｅＮＢは、ＨｅＮＢをウェイクアップさせるようＵＥに要求するためのメッセージをＵＥに送信する。フェムト・オーナシップ情報は、ネットワークに知られている。

ＵＥは、ＵＥ内に記憶されているＨｅＮＢロケーション情報に基づいて、ＵＥがＨｅＮＢの閾値距離内にいるかどうかを判定する。ＵＥがＨｅＮＢの閾値距離内にいる場合、Ｓ４２０において、ＵＥは、トレーニング信号をＨｅＮＢに送信する。

トレーニング信号は、ＨｅＮＢのトレーニングを目的とした特定の形の専用の無線波形とすることができる。例えば、ＬＴＥでは、直交コードに関連する、ＨｅＮＢのトレーニング目的専用のプリアンブルを有する、アクセス・プローブ送信をＵＥによって使用することができる。

トレーニング信号のフレーム境界は、ＵＥローカル基準タイミング境界と同じである。

スリーピング・モードにある場合、ＨｅＮＢは、アクセス・チャネルを定期的にモニタリングする。トレーニング信号は、ＨｅＮＢがスリーピング・モードにある場合は、ＨｅＮＢに対するウェイクアップ信号としての役割を果たす。ＵＥは、トレーニング信号を送信するための既存のアクセス・メカニズムを使用することができる。例えば、ＵＥは、ラウンド・トリップ遅延情報を要求することができる。

Ｓ４３０において、ＨｅＮＢは、（それまでスリーピング・モードにあった場合は）ウェイクアップし、第１のトレーニング信号を受信し、パイロット信号を送信する。

Ｓ４４０において、ＵＥは、ＨｅＮＢからパイロット信号を受信し、ラウンド・トリップ遅延に基づいて、時間オフセットを測定する。

より具体的には、ＵＥは、ラウンド・トリップ遅延を半分に割ることによって、ＵＥからＨｅＮＢまでの伝搬遅延（一方向遅延）を決定する。

ＵＥによって決定された一方向遅延に基づいて、Ｓ４４０において、ＵＥは、ＨｅＮＢからＵＥまでの伝搬遅延を補償する前倒しされた時刻に、第１のタイミング信号を送信する。

ＨｅＮＢは、受信したトレーニング信号を処理し、受信したトレーニング信号のフレーム境界を識別することによって、トレーニング信号をトラッキングする。ＨｅＮＢは、ＨｅＮＢから送信される信号のフレーム境界が受信したトレーニング信号のフレーム境界と一致するように、そのローカル基準時間を調整する。

言い換えると、Ｓ４４０において第１のトレーニング信号を受信したとき、ＨｅＮＢは、ＵＥまでの一方向遅延を有するサービング・マクロｅＮＢの基準タイミングと見なされる、ＵＥのローカル基準タイミングと同期するようになる。

例えば、図４Ｂは、図４Ａに示された方法のタイミング図を示している。時刻Ｔ１において、サービング・マクロｅＮＢは、ＨｅＮＢと同期を取るための支援をするようＵＥに要求する。サービング・マクロｅＮＢとＵＥとの間の伝搬遅延のため、ＵＥは、時刻Ｔ２において、要求を受信する。要求を受信すると、ＵＥは、第１のトレーニング信号をＨｅＮＢに送信する。ＵＥとＨｅＮＢとの間の伝搬遅延のため、ＨｅＮＢは、時刻Ｔ３において、第１のトレーニング信号を受信する。ＨｅＮＢは、第１のトレーニング信号に基づいて、パイロット信号をＵＥに送信する。ＵＥは、時刻Ｔ４において、ＨｅＮＢパイロット信号を受信する。ラウンド・トリップ情報（Ｔ４−Ｔ２）に基づいて、ＵＥは、ＵＥからＨｅＮＢまでの一方向遅延を決定する。

その後、ＵＥは、ＨｅＮＢローカル基準タイミングを進めてＵＥにおけるローカル・タイミングと同期を取るようにＨｅＮＢに通知するために、前倒しされた時刻にトレーニング信号を送信する。ＨｅＮＢは、ＨｅＮＢから送信される信号のフレーム境界が受信トレーニング信号のフレーム境界と一致するように、そのローカル基準時間を調整する。

ＵＥは、マクロセルに属する場合またはキャンプ・オンしている場合、マクロ・システム時間をトラッキングしており、マクロと同期している。例示的な実施形態は、ＵＥがフェムトセルの時間オフセットを測定し、その時間オフセットをアンブレラ・マクロセルのサービング・マクロｅＮＢに報告することを可能にする。マクロセルのサービング・マクロｅＮＢは、ＵＥ報告を処理し、時間オフセットをＸ２または他のネットワーク接続を介してＨｅＮＢに通知する。ＨｅＮＢは、受け取った情報に基づいて、時間オフセットを調整する。

少なくとも別の例示的な実施形態では、ＵＥは、トレーニング信号を、フェムト・トレーニング・アクセス・スロットにおいて、ＨｅＮＢに送信する。ＨｅＮＢは、アウェイクされる前に、専用同期アクセス・スロット（またはこの目的で専用プリアンブルが割り当てられたチャネル）をモニタリングする。ＨｅＮＢは、トレーニング信号を受信したとき、その信号を獲得し、最初にトレーニング信号をトラッキングする。合計の遅延オフセットに基づいて、ＨｅＮＢは、そのローカル・タイミングをマクロセルと同期するように調整する。

例示的な実施形態を上述のように説明してきたが、例示的な実施形態を多くの方法で変形できることは明らかである。そのような変形は、例示的な実施形態の主旨および範囲から逸脱するものと見なすべきではなく、当業者に明らかなそのようなすべての変更は、特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。

Claims (10)

1. スモールセル（ＨｅＮＢ）が、ユーザ機器（ＵＥ）から受信した第１のトレーニング信号に基づいて、パイロット信号を前記ＵＥに送信するステップ（Ｓ４３０）と、
   前記スモールセル（ＨｅＮＢ）が、前記ＵＥから第２のトレーニング信号を受信するステップ（Ｓ４４０）であって、前記第２のトレーニング信号には、ラウンド・トリップ情報に基づいた時間だけオフセットが施されており、前記ラウンド・トリップ情報は、前記第１のトレーニング信号についての前記ＵＥと前記スモールセルとの間の第１の伝搬遅延、及び前記スモールセルによって送信された前記パイロット信号についての前記スモールセルと前記ＵＥとの間の第２の伝搬遅延を含み、前記時間オフセットが、前記ＵＥがマクロセル（マクロｅＮＢ）によって送信された基準信号を受信した時刻と、前記ＵＥが前記スモールセル（ＨｅＮＢ）によって送信された前記パイロット信号を受信した時刻との間の差を表す、ステップと、
   前記第２のトレーニング信号に直接的に基づいて、前記スモールセルにより、前記スモールセル（ＨｅＮＢ）の基準タイミングを調整するステップ（Ｓ４４０）と
   を含む方法。
2. 前記調整するステップ（Ｓ４４０）が、
   前記マクロセル（マクロｅＮＢ）のタイミングと同期するように、前記スモールセル（ＨｅＮＢ）の前記基準タイミングを偏移させるステップ
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. スモールセル（ＨｅＮＢ）が、第１の信号をユーザ機器（ＵＥ）に送信するステップ（Ｓ３１０）と、
   前記スモールセル（ＨｅＮＢ）が、前記ＵＥと通信するように構成されたマクロセル（マクロｅＮＢ）から時間オフセット情報を受信するステップ（Ｓ３３０）であって、前記時間オフセット情報が、前記ＵＥが前記マクロセル（マクロｅＮＢ）によって送信された基準信号を受信した時刻と、前記ＵＥが前記第１の信号を受信した時刻との間の差を表し、前記時間オフセット情報が、前記ＵＥにおいて受信された前記第１の信号のフレーム境界と、前記ＵＥにおいて受信された前記マクロセルによって送信された前記信号のフレーム境界との間の時間差を含み、前記時間オフセット情報が更にフレーム・オフセットを含み、前記フレーム・オフセットは前記第１の信号のフレーム番号（ＳＦＮ）と前記マクロセルによって送信された前記基準信号のフレーム番号（ＳＦＮ）との差であるステップと、
   前記フレーム・オフセットに基づいて、スモールセルによりＳＦＮカウンタを調整するステップと
   を含む方法。
4. 前記時間オフセット情報が、フレーム・オフセットを含み、前記フレーム・オフセットが、前記第１の信号のシステム・フレーム番号（ＳＦＮ）と、前記マクロセル（マクロｅＮＢ）によって送信された前記信号のＳＦＮとの間の差である、請求項３に記載の方法。
5. 前記スモールセル（ＨｅＮＢ）が、前記フレーム・オフセットに基づいて、ＳＦＮカウンタをリセットするステップ
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記受信するステップ（Ｓ３３０）が、ネットワーク・メッセージ（３５００）に収められた前記時間オフセット情報を受信する、請求項３に記載の方法。
7. 前記受信するステップ（Ｓ３３０）が、以下の少なくとも１つが起こった場合に、すなわち、前記スモールセル（ＨｅＮＢ）について測定された電力が閾値を上回った場合、前記ＵＥが前記マクロセル（マクロｅＮＢ）によって送信された前記信号を受信した時刻と、前記ＵＥが前記パイロット信号を受信した時刻との間の時間差が、時間閾値を超えた場合、および時間周期が終了した場合に、前記時間オフセット情報を受信する、請求項３に記載の方法。
8. 送受信機を備え、前記送受信機が、
   ユーザ機器（ＵＥ）から受信した第１のトレーニング信号に基づいて、パイロット信号を前記ＵＥに送信することと、
   前記ＵＥから第２のトレーニング信号を受信することであって、前記第２のトレーニング信号には、ラウンド・トリップ情報に基づいた時間だけオフセットが施されており、前記ラウンド・トリップ情報は、前記第１のトレーニング信号についての前記ＵＥと前記スモールセルとの間の第１の伝搬遅延、及び前記スモールセルによって送信された前記パイロット信号についての前記スモールセルと前記ＵＥとの間の第２の伝搬遅延を含み、前記時間オフセットが、前記ＵＥがマクロセル（マクロｅＮＢ）によって送信された信号を受信した時刻と、前記ＵＥが前記スモールセル（ＨｅＮＢ）によって送信された前記パイロット信号を受信した時刻との間の差を表す、受信することと、
   前記第２のトレーニング信号に直接的に基づいて、前記スモールセルにより、前記スモールセル（ＨｅＮＢ）のローカル基準タイミングを調整することと
   を行うように構成される、
   スモールセル（ＨｅＮＢ）。
9. マクロセル（マクロｅＮＢ）から基準信号を受信することと、スモールからパイロット信号を受信することと、前記基準信号と前記パイロット信号に基づいて、時間オフセット情報を決定することとを行うように構成されたユーザ機器（ＵＥ）であって、前記時間オフセット情報が、前記基準信号を受信した時刻と、前記パイロット信号を受信した時刻との間の差を表し、前記時間オフセット情報が、前記ＵＥにおいて受信された前記パイロット信号のフレーム境界と、前記ＵＥにおいて受信された前記マクロセルによって送信された前記基準信号のフレーム境界との間の時間差を含み、前記時間オフセット情報が更にフレーム・オフセットを含み、前記フレーム・オフセットは前記第１の信号のフレーム番号（ＳＦＮ）と前記マクロセルによって送信された前記基準信号のフレーム番号（ＳＦＮ）との差であり、前記時間オフセット情報により、前記スモールセルが前記フレーム・オフセットに基づいてＳＦＮカウンタを調整する、
   ユーザ機器（ＵＥ）。
10. 前記送信するステップが、前記スモールセルの基準タイミングに基づいて、前記パイロット信号を送信する、請求項１に記載の方法。

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