Methods of locating, paging and routing calls to wireless users in femto system

フェムト基地局は、基本的に屋内（例えば住居又はオフィス等）に設置され、ケーブル、ＤＳＬ、オンプレミス型光ファイバーリンク又は類似のＩＰバックホール技術を介してインターネットに接続される低コストで低電力の基地局（ＢＳ）トランシーバである。 この接続は、フェムト基地局をＷＡＮワイヤレスオペレータのコアネットワークに組み込むために使用される。

フェムト基地局は、単一のキャリア又はチャネル上のフェムトセルとして知られている地理的エリアでサービスを提供する。 フェムトセルは典型的に、従来のマクロセルよりも、より小さな地理的エリア又は加入者の地盤をカバーする。 例えば、フェムト基地局は、典型的に１つ又は複数のビル又は住居などの地理的エリアの中の無線適用範囲を提供し、一方で従来のマクロ基地局は、市又は町全体などのより大きなエリアの中の無線適用範囲を提供する。 フェムトセルの機能は、ワイヤレスＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）のものと類似している。 その機能は適用範囲を拡張するため、及びセルラーネットワークからユーザを外すための低コストの解決策をオペレータに提供する。

フェムトセルを含むワイヤレスネットワークでは、例えば（フェムト、マクロ等の）セルに入ると、アイドル状態の移動局はよく知られているブロードキャスト制御チャネル上のセクタパラメータ・メッセージなどのブロードキャスト・オーバヘッド・メッセージを受信する。 現在の３ＧＰＰ２ ＣＤＭＡ２０００ ＥＶＤＯ規格（例えば「ｃｄｍａ２０００ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃｔｉｏｎ」３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｓ００２４−Ｂ、Ｖｅｒ．２．０ ２０００７年３月等）では、ブロードキャスト・セクタパラメータはトリガコードを含む。

従来、トリガコードはサービング基地局によって移動局に送信される。 移動局は、サービング基地局の構成を識別するためにトリガコードを使用する。 例えばトリガコードは、どの通信規格のバージョン（例えばＥＶＤＯ規格等の改訂０、改訂Ａ等）が特定のエリアをカバーするシステムによって使用されるのかを移動局に示す。 即ちサービング基地局を含むシステムである。

アイドルモード中、移動局はトリガコードなどの受信されたセクタパラメータの中の変化のために、周期的にブロードキャスト制御チャネルを監視する（「起こす」及び受信する）。 移動局が新たなセルの中に入り、新たなトリガコードを受信するたびに、新たなトリガコードは移動局の再登録を起動する。 即ち、例えば新たなトリガコードは、移動局が登録メッセージを無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）に送信するようにする。 必要であれば、移動局は新たなトリガコードに応じて新たに入ったセルの異なる規格バージョンに適応する。 移動局は、新たな構成パラメータのセット（新たな特性）について協議することによって、異なる規格バージョンに適応する。 しかしながら従来、トリガコードが着信呼び出しに応じて移動局をページングするエリア（以下ページングエリア）を識別するために使用されることはない。 代わりに、従来のｒａｄｉｕｓベースのアイドル登録が使用される。

従来のｒａｄｉｕｓベースのアイドル登録では、移動局は移動局自体と現在のサービング基地局との間の距離、及び移動局自体と移動局が直近に登録された基地局（以前のサービング基地局）との間の距離を計算する。 移動局と以前のサービング基地局との間の距離は所与の閾値の距離よりも少なく、移動局が位置更新登録を送信することはない。

移動局と以前のサービング基地局との間の距離が所与の閾値よりも大きい場合、移動局は位置更新登録を送信する。 位置更新登録は当技術分野ではよく知られており、従って簡潔であるために、詳細な解説は省略される。

移動局が位置更新登録を送信しない場合、ＲＡＮは移動局が以前のサービング基地局から所与の放射距離（又は放射適用範囲エリア）内に配置されていると判定する。

適切なページングエリアを判定した後、ＲＡＮは移動局をページングする。 ページングは、ＲＡＮが着信呼び出しをルート設定することができるように、セル内で移動局を検出するために使用される。 移動局をページングする際、ＲＡＮは所定のページングエリア内のすべてのセルをページングする。 しかしながらフェムトセルは通常非常に小さいため、フェムトサブネット又はフェムト空間は例えば何百ものフェムトセルを含む可能性がある。 その結果、ｒａｄｉｕｓベースのアイドル登録を使用したフェムトセル環境での移動局のページングは、何百ものフェムトセルをページングすることを必要とする可能性がある。 このことは、不必要なトラフィックの原因となる場合がある。

さらによく知られているように、フェムトセルの適用範囲は不規則に成形されてもよい。 その結果、特定の位置では所与の放射適用範囲エリア内で比較的多数のフェムトセルが存在する可能性があり、一方別の位置ではページングエリア内で比較的少数のフェムトセルしか存在しない可能性がある。 さらに、ｒａｄｉｕｓベースのページングゾーンは、所与の半径内にある同じエリアをカバーするセルをグループ化することによって判定される。 結果的にページングゾーンの中のセルの数は、異なる適用範囲エリアの形状及び密度によって実質的に異なる可能性がある。

またさらに上述の現在のＥＣＤＯ規格では、各基地局によって２次元の位置情報しかブロードキャストされない。 従って、フェムトセルの適用範囲が垂直に配置されるフェムトサブネット又はフェムト空間でｒａｄｉｕｓベースのアイドル登録を使用することもまた、不必要なページングトラフィックを作り出す可能性がある。

例示的な実施形態は、フェムトシステムでワイヤレスユーザの位置を更新し、ページングを行い、ワイヤレスユーザに呼び出しのルートを設定するための方法を提供する。

ワイヤレスネットワークでルート設定を行うための方法では、複数のサブページングゾーンは、複数のフェムトセルのサブセットのうちの１つの位置に基づいて定義されてもよい。 トリガコードは、定義されたサブページングゾーンの各々に関連付けられてもよい。 着信呼び出しは、移動局が直近に登録されたフェムトセルに関連付けられたトリガコードに基づいて、その移動局にルート設定されてもよい。 複数のサブページングゾーンは、ワイヤレスネットワークの中の複数のフェムトセルの空間分布に基づいて、さらに定義されてもよい。

ワイヤレスネットワークを構成するための方法では、複数のフェムトセルは、ワイヤレスネットワーク内の複数のフェムトセルの各々の位置及び複数のフェムトセルの分布に基づいて、サブページングゾーンにグループ化されてもよい。 複数のサブページングゾーンの各々に固有のトリガコードが割り当てられてもよい。

移動局に向けられた着信呼び出しが受信されると、複数のサブページングゾーンのうちの１つは、その移動局が直近に登録されたフェムトセルに関連付けられたトリガコードに基づいて選択されてもよく、選択されたサブページングゾーンはその移動局を検出するためにページングされてもよい。

別の方法では、複数のフェムトセルの一部を含む第１サブページングゾーンは、複数のフェムトセルのサブセットのうちの１つの位置に基づいて定義されてもよい。 同じ第１トリガコードは、第１サブページングゾーンの中のフェムトセルの各々に関連付けられてもよい。 第１サブページングゾーンはまた、ワイヤレスネットワークの中の複数のフェムトセルの空間分布に基づいて定義されてもよい。

第１ページングゾーンは、移動局が直近に登録されたフェムトセルに関連付けられたトリガコードが第１サブページングゾーンに含まれたフェムトセルに関連付けられた第１トリガコードと合致する場合、その移動局に向けられた着信呼び出しに応じてその移動局をページングするために選択されてもよい。 その後移動局は、選択を行うステップが第１サブページングゾーンを選択する場合に、その移動局がサービスを提供されるのは複数のフェムトセルのうちのどれなのかを識別するために、第１サブページングゾーン内にページングされてもよい。

本発明は、本明細書で以下に示される詳細な説明から、また例としてのみ示され、従って本発明を限定することのない、同じ要素が同じ参照番号によって表される添付の図面からより完全に理解されよう。

例示的な実施形態が実装されてもよい遠距離通信システムの一部を示す図である。

フェムトセル環境の中でトリガコードをフェムトセルのサブグループに割り当てるための方法を示す図である。

ビル等のフェムト空間内の例示的なトリガコード分布を示す図である。

例示的な実施形態による移動局をページングするための方法を示す図である。

以下の説明では、限定ではなく説明の目的で、特定のアーキテクチャ、インタフェース、技術等の特定の詳細が本発明の完全な理解を与えるために言及される。 しかしながら当業者には、本発明がこれらの特定の詳細から逸脱した別の例示的実施形態で実行されてもよいことが理解されよう。 一部の例では、よく知られたデバイス、回路及び方法の詳細な説明は、不必要な詳細によって本発明の説明を曖昧にすることのないように省略されている。 本発明のすべての原理、態様及び実施形態は、その特定の例と同様に、本発明の構造的及び機能的等価物を包含することが意図されている。 さらに、そのような等価物は現時点で知られている等価物とともに今後開発される等価物も含むということが意図されている。

例示的実施形態は、本明細書では適切なコンピューティング環境の中で実装されるものとして論じられている。 必要ではないが、例示的実施形態は、１つ又は複数のコンピュータプロセッサ又はＣＰＵによって実行されるプログラムモジュール又は機能プロセスなどのコンピュータ実行可能命令の一般的文脈の中で説明される。 一般に、プログラムモジュール又は機能プロセスは特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実施するルーティン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。 本明細書で論じられるプログラムモジュール及び機能プロセスは、既存の通信ネットワークの中の既存のハードウェアを使用して実装されてもよい。 例えば、本明細書で論じられるプログラムモジュール及び機能プロセスは、フェムト管理システム（ＦＭＳ）等の既存の無線ネットワーク制御ノードで、既存のハードウェアを使用して実装されてもよい。

以下の説明では、別途指示することなく、１つ又は複数のプロセッサによって実行される行為及び（例えば流れ図の形態での）オペレーションの記号的表現を参照して例示的な実施形態が説明される。 そのような場合、（時にコンピュータ実行型と呼ばれる）そうした行為及びオペレーションは、構造化された形態でデータを表す電気信号のプロセッサによる操作を含む。 この操作はデータを変換するか、又はコンピュータのメモリシステムの中の場所にデータを保持し、当業者によってよく知られている方法でコンピュータのオペレーションを再構成するか、それ以外の場合には変更する。

本明細書で論じられる際、「ユーザ」という用語は「移動局」という用語と同義とみなされてもよく、また用語「移動局」と取り替えられて使用されてもよい。

図１は、例示的実施形態が実装されてもよい遠距離通信システムの一部を示す。 遠距離通信システム１０は無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を含む。

非限定的な例として図１に示されているＲＡＮは、コード分割多重アクセスの無線アクセスネットワーク（ＣＤＭＡ ＲＡＮ）である。 ＣＤＭＡ ＲＡＮでは、無線アクセスは個々の無線チャネルがＣＤＭＡ拡散コードを使用して分散されているＣＤＭＡに基づくのが好ましい。 当然のことながら、その他のアクセス方法が用いられてもよい。

図１のＲＡＮは、複数の第１フェムトセルＦＣ−Ｉ、複数の第２フェムトセルＦＣ−ＩＩ、及び複数の第３フェムトセルＦＣ−ＩＩＩを含んでもよい。 複数のフェムトセルの各々は、そこに配置されたフェムト基地局ＦＢＳを含む。 しかしながら明快であるために、図１には単一のフェムト基地局ＦＢＳだけが示されている。 各フェムトセルは、セル内でブロードキャストされる固有のアイデンティティによって識別される。 本明細書で使用される際、「フェムト基地局」という言い回しは、「ピコ基地局」又は「ミクロ基地局」と同義であってもよい。

ＲＡＮはフェムト管理システム（ＦＭＳ）１００Ｆをさらに含む。 ＦＭＳ１００Ｆは、マクロシステムにおけるＲＡＮ制御ノード（例えば無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ））と類似しており、それと同じか、又は実質的に同じ機能を有する。 そのような機能はよく知られているので、簡潔であるために詳細な説明は省略される。

図１に明示的に示されてはいないが、ＦＭＳ１００Ｆは、フェムト遠距離通信システム１０の中の各フェムト基地局との独立リンクを保持してもよい。 ＦＭＳ１００Ｆとフェムト基地局との間のリンクは、１つ又は複数のパケット及び／又は回線交換ネットワーク（例えば１つ又は複数のインターネットプロトコル（ＩＰ）・ネットワークその他等）を横断してもよい。

ノード１００Ｆ及びＦＢＳは、ＣＤＭＡ ＲＡＮの実施例に合わせてＦＭＳ及びフェムト基地局と呼ばれる。 しかしながら、フェムト管理システム及び基地局という用語はまた、別の型のＲＡＮのために同様の機能を有するノードも包含するということを理解されたい。 別の型の無線アクセスネットワークを包含する別の型の遠距離通信システムは、ユニバーサルモバイル遠距離通信システム（ＵＭＴＳ）、モバイル通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）、先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ）システム、狭帯域ＡＭＰＳシステム（ＮＡＭＰＳ）、トータルアクセス通信システム（ＴＡＣＳ）、パーソナルデジタルセルラー（ＰＤＣ）システム、合衆国デジタルセルラー（ＵＳＤＣ）システム、ＥＩＡ／ＴＩＡ ＩＳ−９５の中で述べられているコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システム、マイクロ波アクセスのための世界的インターオペラビリティ（ＷｉＭＡＸ）、ウルトラモバイル・ブロードバンド（ＵＭＢ）、ロングターム・エボリューション等を含む。

例として、図１は単一のＦＭＳ１００Ｆ及び限定された数のフェムトセルだけを示している。 しかしながら、例示的実施形態は任意の数のＦＭＳ、フェムトセル及び／又はフェムト基地局を含むＲＡＮの中で実装されてよいということを理解されたい。

さらに図１を参照すると、よく知られているように、基地局（不図示）はエアインタフェースを介して１つ又は複数のフェムト基地局と通信してもよい。 本明細書で論じられる際、移動局は例えば携帯電話（「セル式」電話）、ポータブルコンピュータ、ポケットコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、車両搭載型の形態デバイス、又は音声及び／又はデータをＲＡＮと通信するその他のものであってもよい。

例示的な実施形態は、より効果的にフェムトシステム又は環境の中で移動局の位置を検出してページングし、着信呼び出しのルートを設定するための方法を提供する。

図２は、移動局のページングを促進するために、フェムトセルシステムの中のフェムトセル（例えばオフィス又は団地の中でユーザにサービスを提供するセル等）のサブグループ（以下サブページングゾーンと呼ばれる）にトリガコードを割り当てるための方法を示す。 例示を目的として、図２に示される方法は図１に示されたＲＡＮに関して説明される。

図２の方法で示されているステップは、例えばページングマネージャによって、ＲＡＮによって実行されてもよい。 よく知られているように、ページングマネージャはＦＭＳ１００Ｆに配置されてもよい。

図２を参照すると、ステップＳ６０２で、ＦＭＳ１００Ｆはフェムト空間内のフェムトセルの位置及びフェムト空間内のフェムトセルの空間分布に基づいて複数のサブページングゾーンを定義してもよい。 その際に、互いに地理的に近いフェムトセルは、単一のサブページングゾーンにまとめられてもよい。 複数のサブページングゾーンの各々は複数のフェムトセルを含んでもよい。

１つの実施例で、ＦＭＳ１００Ｆは、各フェムトセルについてのフェムトセル識別子によって、フェムトセルをサブページングゾーンにグループ化することによってサブページングゾーンを定義してもよい。 サブページングゾーンは類似した数のフェムトセルを含んでもよい。 従って、地理的に近いところにあるフェムトセルが一まとめにされてもよい一方で、フェムトセルのグループ化はセルの適用範囲エリアの大きさよりも、むしろセルの数に基づいてもよい。 異なる大きさの適用範囲エリアを与えるセルは、１つのサブページングゾーンにまとめられてもよい。

１つの実施形態で、新たなフェムトセルがネットワークに追加される場合、ＦＭＳ１００Ｆは通知を受け、新たに追加されるフェムトセルの位置及び隣接するサブページングゾーンの大きさに基づいて、新たに追加されるフェムトセルをサブページングゾーンの中に含む。 新たに追加されるフェムトセルが２つ以上のサブページングゾーンの近くにあるか、又はそれらから等距離にある場合、新たなフェムトセルは、より少ない数のフェムトセルを有するサブページングゾーンに追加されてもよい。

例えば新たなフェムトセルを追加した結果、サブページングゾーンがあまりにも多くのフェムトセルを含む場合、そのサブページングゾーンは２つ以上のサブページングゾーンに分割されてもよい。 １つの実施形態で、サブページングゾーンは、そのサブページングゾーンの中のフェムトセルの数が所与の閾値を超えた場合に２つ以上のサブページングゾーンに分割されてもよい。 所与の閾値は、例えばＲＡＮの特性に基づきネットワーク・オペレータによって判定されてもよい。 サブページングゾーンの大きさはページングマネージャによって監視されてもよい。

より具体的な実施例で、ビルなどの適用範囲空間の中でサブページングゾーンを定義することは、ビルの形状及び（例えばフロア毎を基準とした）ビルの異なるエリアのフェムトセルの密度によるものであってもよい。

再び図１を参照すると、例えばＦＭＳ１００Ｆは複数の第１フェムトセルＦＣ−Ｉを第１サブページングゾーンＩに、複数の第２フェムトセルＦＣ−ＩＩを第２サブページングゾーンＩＩに、そして第３の複数のフェムトセルＦＣ−ＩＩＩを第３サブページングゾーンＩＩＩにグループ化してもよい。 またサブページングゾーンは、フェムトセルのサブグループと呼ばれてもよい。

図２を参照すると、フェムトセルをサブページングゾーンにグループ化した後、ステップＳ６０４でＦＭＳ１００Ｆは各々のサブページングゾーンＩ、Ｉ及びＩＩＩにトリガコードを割り当ててもよい。 その際、第１サブページングゾーンＩの中の各フェムトセルＦＣ−Ｉは第１トリガコードに関連付けられ、第２サブページングゾーンＩＩの中の各フェムトセルＦＣ−ＩＩは第２トリガコードに関連付けられ、第３サブページングゾーンＩＩＩの中の各フェムトセルＦＣ−ＩＩＩは第３トリガコードに関連付けられてもよい。

ステップ６０６で、割り当てられたトリガコードは各サブページングゾーンに含まれたフェムトセルの識別に関連して記憶されてもよい。 １つの実施例で、割り当てられたトリガコード及びセル識別情報（例えば、よく知られているフェムトセル又はセクタの識別子）は、ＦＥＭＳ１００Ｆのデータベースに記憶されてもよい。 このデータベースはページングマネージャによって管理されてもよい。 同じトリガコードを備えたセルはサブページングゾーンを構成する。

ステップＳ６０８で、割り当てられたトリガコードは、任意のよく知られた方法で対応するフェムト基地局に分配されてもよい。

受信すると、フェムト基地局は任意のよく知られた方法で、ブロードキャスト制御チャネル上でセクタパラメータ・メッセージ内の受信トリガコードをブロードキャストする。 移動局は、上述のように移動局の再登録を起動するためにブロードキャスト・トリガコードを利用してもよい。

図３は、ビル内でのサブページングゾーンのグループ化及びトリガコードの割当てのより具体的な実施例を示す。

図３を参照すると、フェムトセルＴＣ１は、ビルの２階の隣接した部屋の第１グループをカバーするフェムトセルである。 フェムトセルＴＣ２は、ビルの２階の隣接した部屋の第２グループをカバーするフェムトセルである。 フェムトセルＴＣ３は、ビルの垂直に隣接した階上にある部屋をカバーするフェムトセルである。 フェムトセルＴＣ４は、ビルの１階の隣接した部屋の第１グループをカバーするフェムトセルである。 フェムトセルＴＣ５は、ビルの１階の隣接した部屋の第２グループをカバーするフェムトセルである。

本明細書で説明される例示的実施形態によって、ＦＭＳ１００Ｆは、フェムトセルＴＣ１を含むものとして第１サブページングゾーンを定義し、その第１サブページングゾーンに第１トリガコード（トリガコード１）を割り当ててもよい。 その際、ＦＭＳ１００Ｆは、第１トリガコード（トリガコード１）を第１サブページングゾーン内の複数のフェムトセルの各々に関連付ける。

同様の方法で、ＦＭＳ１００Ｆは、それぞれフェムトセルＴＣ２、ＴＣ３、ＴＣ４及びＴＣ５を含むものとして第２、第３、第４及び第５サブページングゾーンを定義する。 ＦＭＳ１００Ｆはその後、第２、第３、第４及び第５トリガコード（トリガコード２、トリガコード３、トリガコード４及びトリガコード５）をそれぞれ第２、第３、第４及び第５サブページングゾーンに割り当てる。

図４は、例示的実施形態による着信呼び出し（例えばデータ、音声等）を移動局にルート設定するための方法を示す。 図４の方法は、図１に示されたＲＡＮに関して説明される。 説明を目的として、移動局は図１のサブページングゾーンＩに配置されているとする。

上述のように、ワイヤレスネットワーク（例えば図１のＲＡＮ等）の中で移動局に向けられた呼び出し要求を受信すると、ＦＭＳ１００Ｆは着信呼び出しを検出し、ルート設定するために適切なセルをページングしなければならない。

図４を参照すると、移動局に対する着信呼び出しを受信すると、ＦＭＳ１００ＦはステップＳ４０２で最後に知られた移動局の位置を判定してもよい。 最後に知られた移動局の位置は、移動局が直近に登録されたフェムト基地局（以後直近フェムトセル）を識別することによって判定されてもよい。 換言すれば、例えば最後に知られた移動局は、移動局によって送信された最後の登録メッセージの行き先フェムトセルに基づいて判定される。 移動局から直近の登録メッセージを受信したフェムトセルは、ＦＭＳ１００Ｆで知られてもよい。

最後に知られた移動局の位置を判定した後、ＦＭＳ１００Ｆは、ステップＳ４０４で移動局をページングするためのサブページングゾーンを選択してもよい。 ＦＭＳ１００Ｆは、直近の登録メッセージを受信するフェムトセルとして、同じトリガコードに関連付けられたフェムトセルのグループを含むサブページングゾーンを選択する。

さらに図１を参照すると、例えば最後に知られた移動局の位置が図１のフェムトセル７００内にあったと仮定すると、フェムトセル７００がサブページングゾーンＩの中にあり、サブページングゾーンＩ内の複数のフェムトセルの各々がフェムトセル７００と同じトリガコードに関連付けられていることから、ＦＭＳ１００ＦはサブページングゾーンＩを選択するために上述のデータベースに（ページングマネージャを介して）アクセスしてもよい。

ステップＳ４０６で、ＦＭＳ１００Ｆは移動局を検出するために、サブページングゾーンＩの中のフェムトセルだけを介してページングメッセージを移動局に送信する。 ステップＳ４０７で、ＦＭＳ１００Ｆは移動局からページング応答を受信し、そのページング応答に基づいて移動局が現在存在するフェムトセルを検出する。 ページング応答は、ＦＭＳ１００Ｆからのページングメッセージに応じて移動局によって生成される。

ステップＳ４０８で、ＦＭＳ１００Ｆは移動局が存在するフェムトセルを検出した後、移動局が存在するフェムトセルに対応するフェムト基地局を通じて着信呼び出しをルート設定してもよい。 着信呼び出しのルート設定は、任意のよく知られた方法で実行されてもよい。

上述のようにトリガコードを使用してサブページングゾーンを定義することによって、不規則な形状の空間のためのフェムト適用範囲空間はより簡単に適応されることが可能である。 また、ページング効率は処理しやすい方法で改善されることが可能であり、ピンポン効果は既存のトリガコードの空間ヒステリシス・メカニズムによって抑制及び／又は軽減されることが可能である。

本発明はこのように説明されるが、同一のものが様々な方法で異なってもよいことは明らかであろう。 そのような変形形態は本発明の逸脱とはみなされず、そのような変更形態はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。