JP2018137530A - 通信システム、基地局、管理装置及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局間の協調通信によるスループットの低下を抑制する。【解決手段】所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、第一基地局及び第二基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムであって、前記第一基地局及び前記第二基地局のうちの一方である対象基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行い、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は前記協調通信を禁止するという協調通信調整制御を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の基地局が協調して通信端末との間で無線通信する協調通信を行うことができる通信システム、並びに、その通信システムに用いることができる基地局、管理装置及び通信制御方法に関する。

従来、複数の基地局の１つを協調元の第一基地局として機能させ、その協調元の第一基地局がコアノードからデータを受信し、そのデータを他の協調先の第二基地局に分配することにより、各基地局から１つの通信端末にデータを協調通信できる通信システムが知られている（特許文献１、非特許文献１参照）。この通信システムにおいては、複数の基地局の無線通信エリア（セル）が互いに重複しているセル重複エリアに存在する通信端末へデータ送信する際のスループットの向上、通信品質の向上、通信帯域の有効利用等を実現することができる、とされている。

上述した従来の通信システムにおいて、協調先の基地局における通信負荷が高いときに協調元の基地局と協調して協調通信を行うと、協調先の基地局における無線リソースが当該協調通信のために用いられる結果、協調先の基地局のセル内に在圏する通信端末におけるスループットの低下を引き起こすおそれがある。
なお、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う基地局間協調型の通信システムにおいては、いずれかの基地局（対象基地局）における無線リソースが当該協調通信のために用いられることで、その対象基地局のセル内に在圏する通信端末におけるスループットの低下を引き起こすおそれがある。

本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、基地局間の協調通信によるスループットの低下を抑制できる基地局間協調型の通信システム、並びに、その通信システムに用いることができる基地局、管理装置及び通信制御方法を提供することである。

本発明の一態様に係る通信システムは、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、第一基地局及び第二基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムであって、前記第一基地局及び前記第二基地局のうちの一方である対象基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行い、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は前記協調通信を禁止するという協調通信調整制御を実行する。
前記通信システムにおいて、前記所定の高通信負荷条件は、前記対象基地局のセルに在圏する通信端末の数が規定数以上であるという条件を含んでもよい。
また、通信システムにおいて、前記所定の高通信負荷条件は、前記対象基地局と該対象基地局のセルに在圏する通信端末との通信量が規定量以上であるという条件を含んでもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局及び前記第二基地局のいずれか一方の基地局のセル内に他方の基地局が配置され、前記所定の協調通信条件は、当該通信端末が前記他方の基地局のセル境界エリアに位置するという条件を含んでもよい。
また、通信システムにおいて、前記他方の基地局が前記対象基地局である場合には前記協調通信調整制御を実行し、前記一方の基地局が前記対象基地局である場合には前記協調通信調整制御を実行しないものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局及び前記第二基地局のいずれか一方の基地局のセル外に他方の基地局が配置され、各セルが部分的に重複し、前記所定の協調通信条件は、当該通信端末が前記第一基地局のセルと前記第二基地局のセルとの重複エリアに位置するという条件を含んでもよい。
また、通信システムにおいて、前記通信端末から送信される無線通信の品質情報に基づいた該通信端末の無線通信品質が所定の品質基準を満たさないときに、前記所定の協調通信条件を満たすと判断するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記対象基地局である前記第二基地局に送信し、前記第二基地局は、前記協調要求を受信したとき、該第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための応答を送信し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該応答を送信しないか又は前記第一基地局に対して前記協調通信を禁止するための通知を送信することにより、前記協調通信調整制御を実行するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局は、前記対象基地局である前記第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得し、前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための協調通信処理を実行し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信処理を実行しないことにより、前記協調通信調整制御を実行するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局及び前記第二基地局による協調通信を管理する管理装置を有し、前記管理装置は、前記対象基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する手段と、前記判断情報に基づいて前記対象基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を実行させ、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信を実行させないように、前記協調通信を調整する手段とを備えるものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記協調通信は、前記所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、前記第一基地局及び前記第二基地局が同一又は異なるデータを協調して通信するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記協調通信は、前記所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、前記第一基地局及び前記第二基地局のうちのいずれか一方の基地局がデータ通信するとともに、他方の基地局が同時期のデータ通信を停止するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記対象基地局である前記第二基地局に送信し、前記第二基地局は、前記協調要求を受信したとき、該第二基地局のセルに在圏している他の通信端末へ送信するデータを複製した複製データを前記第一基地局に送信し、前記第一基地局が前記通信端末へ送信するデータとともに前記第二基地局から受信した前記複製データも該通信端末へ送信することで、前記第二基地局が前記他の通信端末へ送信した該複製データに対応するデータが該通信端末に受信されることによる干渉を低下させる協調通信を行い、前記対象基地局である前記第一基地局は、該第一基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第一基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調要求を送信し、該第一基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を送信しないことにより、前記協調通信調整制御を実行するものであってもよい。
また、通信システムにおいて、前記第一基地局及び前記第二基地局は、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式で前記協調通信を行うものであってもよい。

また、本発明の他の態様に係る基地局は、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、前記複数の基地局のうちの別の基地局から前記協調通信を行うための協調要求を受信したとき、自局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は該協調通信を行うための応答を送信し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該応答を送信しないか又は前記別の基地局に対して該協調通信を禁止するための通知を送信する。

また、本発明の更に他の態様に係る基地局は、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、前記複数の基地局のうちの他の基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得するとともに、自局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記他の基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該他の基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための協調要求を該他の基地局に送信し、該他の基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を該他の基地局に送信しない。

また、本発明の他の態様に係る管理装置は、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を管理する管理装置であって、前記複数の基地局のうちのいずれか１つの基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する手段と、前記複数の基地局のうちの別の基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記１つの基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該１つの基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を実行させ、該１つの基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信を実行させないように、該協調通信を調整する手段とを備える。

また、本発明の他の態様に係る基地局は、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、自局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記複数の基地局のうちの他の基地局に送信し、前記他の基地局のセルに在圏している他の通信端末へ送信するデータを複製した複製データを受信し、前記通信端末へ送信するデータとともに該複製データも該通信端末へ送信することで、該他の基地局が該他の通信端末へ送信した該複製データに対応するデータが該通信端末に受信されることによる干渉を低下させる協調通信を行い、自局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調要求を送信し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を送信しない。

また、本発明の他の態様に係る通信制御方法は、所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、第一基地局及び第二基地局が協調して無線通信する協調通信を行うときの通信制御方法であって、前記第一基地局及び前記第二基地局のうちの一方である対象基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行い、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は前記協調通信を禁止するという協調通信調整制御を実行する。

本発明によれば、基地局間の協調通信によるシステム全体のスループットの低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図。 本実施形態に係る通信システムの構成の他の例を示す説明図。 本実施形態に係る通信システムで採用するＯＦＤＭＡ方式における無線リソースの概念を例示する説明図。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信中における通信の一例を示す説明図。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信を開始するときの処理手順の一例を示すシーケンス図。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信を開始するときの処理手順（協調送信を禁止する場合）の例を示すシーケンス図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、ＨｅｔＮｅｔ構成における日中及び深夜のユーザー（端末）の２次元分布の一例を示す説明図。 （ａ）は、マクロセル基地局（第二基地局１２０）に通信トラフィックが集中した場合における通信システム全体のスループットについて計算したシミュレーション評価結果の一例を示すグラフ。（ｂ）は、スモールセル基地局（第一基地局１１０）に通信トラフィックが集中した場合における通信システム全体のスループットについて計算したシミュレーション評価結果の一例を示すグラフ。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信中の処理手順の一例を示すシーケンス図。 本実施形態における協調送信中の協調元の第一基地局及び協調先の第二基地局の通信レイヤ構造の一例を示す機能ブロック図。 セル境界エリア内で協調送信していた端末が第二基地局のマクロセルへ移動した際の協調終了時の処理手順の一例を示すシーケンス図。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信を開始するときの処理手順の他の例を示すシーケンス図。 本実施形態に係る通信システムにおける協調送信を開始するときの処理手順（協調送信を禁止する場合）の他の例を示すシーケンス図。 他の実施形態に係る通信システムにおいて、コアノードが第一基地局及び第二基地局を制御して協調通信を行うための協調制御を行う場合の処理手順の一例を示すシーケンス図。 他の実施形態に係る通信システムにおいて、コアノードが第一基地局及び第二基地局を制御して協調通信を行うための協調制御を行う場合の処理手順（協調送信を禁止する場合）の一例を示すシーケンス図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す説明図である。
本実施形態に係る通信システム１０は、複数の無線基地局として、ＧＰＳなどにより互いに時刻同期している第一基地局１１０及び第二基地局１２０を備えている。これらの基地局１１０，１２０は、基地局間通信インターフェースとしての有線又は無線の通信回線を介して相互に通信することができる。各通信端末（以下「端末」という。）２１０，２１１，２２０，２２１へのデータ送信には、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式が用いられ、各端末２１０，２１１，２２０，２２１による通信時におけるスループットの向上、通信品質の向上および通信帯域の有効利用を実現できる。

なお、本実施形態では、無線技術としてＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠した無線技術を用いた場合について説明するが、５Ｇの標準規格での採用が検討されている無線技術など、他の無線技術を用いた場合にも同様に適用することができる。また、本実施形態では、基地局との間で同一無線リソースを用いて通信可能な端末数が複数であるＭＵ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯ伝送方式の例について説明するが、基地局との間で同一無線リソースを用いて通信可能な端末が１つであるＳＵ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯ伝送方式であっても同様に適用できる。なお、本実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により基地局との間で同一無線リソースを用いて通信可能な端末の数が２つである場合について説明するが、３つ以上であってもよい。

また、本実施形態の通信システム１０の基地局１１０，１２０は、基地局間通信インターフェースを介して互いに協調することにより、後述するように、各基地局１１０，１２０の無線通信エリア（以下「セル」ともいう。）が重複したセル境界エリアＡ（図中斜線で示すエリア）に在圏する端末に対し、協調送信対象のデータを協調送信することができる。

セル境界エリアＡに在圏する端末と無線通信可能な複数の基地局１１０，１２０のうちのいずれか１つの基地局は、複数の基地局１１０，１２０からデータを協調して送信する協調送信動作の開始および終了の判断および制御を行う機能を備える協調元の第一基地局である。協調元の第一基地局以外の他の基地局は、協調元の第一基地局によって協調動作させるように制御される被協調基地局としての協調先の第二基地局である。基地局１１０，１２０は、協調元基地局の機能と協調先基地局の機能の両方を持つことが可能であり、端末の状態に応じて端末毎に協調元基地局になったり、協調先基地局になったりすることができる。これらの基地局１１０，１２０は、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）の仕様においては「ＮｏｄｅＢ」と呼ばれたり、更に、ＬＴＥの仕様では発展型のＮｏｄｅＢとして「ｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）」と呼ばれたりする場合がある。また、協調元の第一基地局はアンカー基地局やマスター基地局と呼ばれ、協調先の第二基地局はスレーブ基地局と呼ばれる場合もある。

なお、本実施形態では、互いに協調する複数の基地局が２つである場合について説明するが、当該複数の基地局は３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、基地局１１０，１２０が互いに協調して無線通信する協調通信として、基地局１１０，１２０から端末２１０，２１１，２２０，２２１へデータ送信するダウンリンクの例で説明するが、端末２１０，２１１，２２０，２２１から基地局１１０，１２０へデータ送信するアップリンクの例においても適用可能である。

本実施形態の通信システム１０は、複数の基地局１１０，１２０に送信対象のデータを配信するコアノード装置（以下「コアノード」という。）１３０を含んでもよい。コアノード１３０は、例えばＬＴＥにおけるＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）であり、データ通信網１４１を介して外部のネットワークと通信することができる。コアノード１３０と複数の基地局１１０，１２０とは、パケット網などのデータ通信網１４０を介して接続されている。通信システム１０は、データ通信網１４０を含んでもよい。また、通信システム１０は、複数の基地局１１０，１２０から送信されるデータを受信可能な端末２１０，２１１，２２０，２２１を含んでもよい。また、端末２１０，２１１，２２０，２２１は、通信サービスの利用者によって使用されるためユーザー装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と呼ばれる場合があり、移動可能なものであるため移動局と呼ばれる場合もあり、また、無線機と呼ばれる場合もある。

端末２１０，２１１，２２０，２２１は、携帯電話機等の移動通信端末であってもよく、基地局１１０，１２０及びデータ通信網１４０等で構築されるネットワークは、移動通信ネットワークのセルラーネットワーク（例えばコアネットワーク）であってもよい。データ通信網１４１は、インターネットやＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）などの外部ネットワークであってもよい。

基地局１１０，１２０の無線通信エリアはそれぞれ、互いに大きさが異なるマクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル等の各種セルのいずれかであってもよい。本実施形態では、第二基地局１２０がマクロセル基地局であり、第二基地局１２０の無線管理エリアであるマクロセル１２０ａ内に、スモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」、「フェムトセル基地局」などとも呼ばれる。）である第一基地局１１０が配置され、その無線管理エリアであるスモールセル１１０ａの全体又は一部がマクロセル１２０ａに含まれる異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が構成される。なお、この構成は、ホットスポットエリアを中心にマクロセル上に多数のスモールセルを重ねて配置されるもので、オーバレイセル構成とも呼ばれる。

なお、本実施形態では、このようなＨｅｔＮｅｔ構成を例に挙げて説明するが、図２に示すように、第一基地局１１０及び第二基地局１２０のセル１１０ａ，１２０ａが互いに部分的に重複して構成されるようなＨｅｔＮｅｔ構成以外の構成（マクロセル同士が部分的に重複する構成、スモールセル同士が部分的に重複する構成など）にも、同様に適用することができる。

本実施形態では、基地局１１０，１２０と端末２１０，２１１，２２０，２２１との間の無線通信方式としてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：直交周波数分割多元接続）方式を用いた場合について説明する。

図３は、ＯＦＤＭＡ方式における無線リソースの概念を例示する説明図である。
基地局からのダウンリンクに採用されるＯＦＤＭＡ方式では、図示のように、所定周波数帯域を１単位とした周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・）と、所定時間幅のサブフレームを１単位とした送信タイミングの時間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・）とを指定することにより、無線リソースを割り当てる。例えば、図示の例では、ユーザーＵ１の端末に対して周波数Ｆ２，Ｆ３及び時間Ｔ２で指定される２ブロックの無線リソースが割り当てられ、ユーザーＵ２の端末に対して周波数Ｆ５及び時間Ｔ２で指定される１ブロックの無線リソースが割り当てられている。また、ユーザーＵ３の端末に対して周波数Ｆ４，Ｆ５及び時間Ｔ５，Ｔ６で指定される４ブロックの無線リソースが割り当てられ、ユーザーＵ４の端末に対して周波数Ｆ２及び時間Ｔ５で指定される１ブロックの無線リソースが割り当てられている。なお、本実施形態ではＯＦＤＭＡ方式を用いた通信システムについて説明するが、本発明はＯＦＤＭＡ方式以外の他の無線通信方式の用いた通信システムにも同様に適用することができる。

また、本実施形態では一般的なＬＴＥの実装に倣って、各基地局が、無線管理エリアであるセル内の無線リソースを管理する。図１の例では、第一基地局１１０がスモールセル１１０ａの無線リソースを管理し、第二基地局１２０がマクロセル１２０ａの無線リソースを管理する。したがって、第一基地局１１０がスモールセル１１０ａに在圏する端末２１０，２１１と図３における無線リソースＦ１／Ｔ１を用いてＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により通信を行っている場合、第二基地局１２０が同じ無線リソースＦ１／Ｔ１を使ってマクロセル１２０ａに在圏する端末２２０，２２１とＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により通信を行っているとき、例えば、スモールセル１１０ａ内の１つの端末２１０がセル境界エリアＡに移動すると、干渉が発生して端末２１０の下り信号のスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれがある。

第一基地局１１０と第二基地局１２０との協調によってセル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制可能な基地局間協調方法としては、例えば、第一基地局１１０が端末２１０，２１１とＦ１／Ｔ１を用いて通信を行っている場合、第一基地局１１０からの協調要求に応じて、第二基地局１２０が同じ無線リソースＦ１／Ｔ１を使わずに（無線リソースＦ１／Ｔ１のデータ送信を停止する。）、異なる無線リソースＦ２／Ｔ２を使って端末２２０，２２１と通信するという第一の方法が挙げられる。この第一の方法は、例えば、ＥＣＯ−ＬＴＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ−ＬＴＥ）、ｅＩＣＩＣ（ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｔｅｒ−Ｃｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）などと呼ばれることがある。この第一の方法によれば、第二基地局１２０の無線リソースＦ１／Ｔ１による信号の干渉が無くなるため、セル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制することができる。

また、他の基地局間協調方法としては、例えば、第一基地局１１０が端末２１０，２１１と無線リソースＦ２／Ｔ１を用いて通信を行っており、これに干渉し得る別の無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて第二基地局１２０が端末２２０，２２１と通信を行っている場合、第一基地局１１０からの協調要求に応じて、第二基地局１２０が端末２２０，２２１へ送信するデータと同じデータ（複製データ）を第一基地局１１０へ送信し、第一基地局１１０と第二基地局１２０から同じデータを同時送信するという第二の方法が挙げられる。この第二の方法では、第二基地局１２０が端末２２０，２２１と通信を行っている無線リソースＦ１／Ｔ１と同じ無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて第一基地局１１０から複製データを送信することにより、第一基地局１１０と無線リソースＦ２／Ｔ１を用いて通信しているセル境界エリアＡの端末２１０で干渉を発生させる第二基地局１２０からの信号（無線リソースＦ１／Ｔ１）を干渉信号から希望信号に変えることができる。よって、セル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制できる。

また、他の基地局間協調方法としては、例えば、第一基地局１１０が端末２１０，２１１と無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて通信を行っている場合、第一基地局１１０からの協調要求に応じて、第二基地局１２０が第一基地局１１０から端末２１０，２１１へ送信されるデータと同じデータを同じ無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて同時送信するという第三の方法が挙げられる。この第三の方法は、例えば、Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｏｉｎｔ（ＣｏＭＰ）と呼ばれ、ＣＳ／ＣＢ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ／Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、ＤＰＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐｏｉｎｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）、ＪＴ（Ｊｏｉｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などのタイプが知られている。この第三の方法でも、セル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制できる。しかも、ＪＴタイプであれば、第一基地局１１０から無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて端末２１０がデータ受信する際に、第二基地局１２０から同時送信される同じデータの無線信号を受信することで、端末２１０の受信強度が高められ、端末２１０のスループットや通信品質等が第一基地局１１０のみと通信する場合（協調送信しない場合）よりも改善することが可能である。

ところで、いずれの基地局間協調方法も、協調送信を行っている間、協調送信に用いる無線リソースＦ１／Ｔ１については、他の端末との通信には使用できない。例えば、上述した第一の方法や第三の方法において、協調先の第二基地局（対象基地局）１２０では、協調元の第一基地局１１０との協調送信に用いる無線リソースＦ１／Ｔ１を、自局のマクロセル１２０ａ内に在圏する他の端末との通信には使用できない。また、例えば、上述した第二の方法においては、協調元の第一基地局（対象基地局）１１０では、協調先の第二基地局１２０との協調送信に用いる無線リソースＦ１／Ｔ１（複製データの送信に用いる無線リソース）を、自局のスモールセル１１０ａ内に在圏する他の端末との通信には使用できない。

ここで、従来の基地局間協調方法では、対象基地局において協調送信に用いる無線リソースＦ１／Ｔ１が利用できる状態であれば、対象基地局における通信負荷（通信トラフィック）の状況に関係なく、協調送信を行ってしまう。このとき、対象基地局の通信負荷が少なく、対象基地局の無線リソースに十分な余裕がある状況であれば、対象基地局のセル内における全体的なスループットの低下や通信品質の低下等を引き起こすことはない。しかしながら、対象基地局の通信負荷が高く、対象基地局の無線リソースに十分な余裕が無い状況では、対象基地局のセル内における全体的なスループットの低下や通信品質の低下等が発生してしまうおそれがある。その結果、協調送信によってセル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制あるいは改善できても、第一基地局１１０と第二基地局１２０とを合わせた全体的なスループットの低下や通信品質の低下等が逆に発生してしまうという事態を引き起こすおそれがある。

図４は、本実施形態に係る通信システム１０における協調送信中における通信の一例を示す説明図である。
なお、以下の説明では、ＣｏＭＰのＪＴタイプによる基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により協調送信する例について説明するが、上述した他の基地局間協調方法やそれ以外の基地局間協調方法により協調送信する場合にも適用することはできる。

協調送信開始前においては、図１に示したように、第一基地局１１０のスモールセル１１０ａ内には端末２１０，２１１が在圏しており、第一基地局１１０は、コアノード１３０から各端末２１０，２１１への送信対象データを受信すると、そのデータについて生成された無線電波の送信信号を、第一基地局１１０の無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により、スモールセル１１０ａ内の各端末２１０，２１１へ送信する。また、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内には端末２２０，２２１が在圏しており、第二基地局１２０は、コアノード１３０から各端末２２０，２２１への送信対象データを受信すると、そのデータについて生成された無線電波の送信信号を、第二基地局１２０の無線リソースＦ１／Ｔ１を用いて、マクロセル１２０ａ内の各端末２２０，２２１へ送信する。

いずれの端末２１０，２１１，２２０，２２１も、スモールセル１１０ａとマクロセル１２０ａとのセル境界エリアＡから十分離れていれば、基地局１１０と基地局１２０が互いに干渉し得る無線リソースを使って（例えば、前述したＯＦＤＭＡの場合では、同一又は近い周波数帯域および同一又は近い時刻に）、端末２１０および端末２２０に信号を送信したとしても、端末２１０が基地局１２０から受信する信号（干渉波）および端末２２０が基地局１１０から受信する信号（干渉波）は十分小さく無視することができ、干渉によるスループットの低下や通信品質の低下等を発生させずに、それぞれ通信を行うことができる。

しかしながら、例えば、端末２１０が移動してセル境界エリアＡに入ると、端末２１０が第二基地局１２０から受信する信号（第二基地局１２０が端末２２１，２２０と通信している信号）が無視できなくなり、これが干渉波となって端末２１０における通信特性を劣化させる。特に、本実施形態では、第二基地局１２０が端末２２１，２２０と通信している無線リソースＦ１／Ｔ１は、第一基地局１１０が端末２１０と通信している無線リソースＦ１／Ｔ１と同じであるため、干渉が大きいものとなりやすい。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、端末２１０が移動してセル境界エリアＡに入ったら、基地局１１０と基地局１２０は、端末２１０に対し、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式を用いた協調送信を開始し、端末２１０における通信特性を改善する。

ここで、本実施形態では、いずれの基地局１１０，１２０も最大４ストリームの通信経路を構築でき、端末２１０，２１１，２２０，２２１はいずれも最大２ストリームの通信経路を構築できる構成である。そのため、協調送信開始前においては、第一基地局１１０と端末２１０，２１１との間のＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による通信では、各端末２１０，２１１につき、第一基地局１１０との間でそれぞれ２ストリームずつの通信経路が構築される。同様に、第二基地局１２０と端末２２０，２２１との間のＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による通信では、各端末２２０，２２１につき、第二基地局１２０との間でそれぞれ２ストリームずつの通信経路が構築される。

セル境界エリアＡに入った端末２１０に対して基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による協調送信を行う場合、端末２１０は、第一基地局１１０及び第二基地局１２０との間でそれぞれ１ストリームずつの通信経路を構築する。したがって、第一基地局１１０と端末２１０との間の通信経路は１ストリーム分だけ減り、その分の無線リソースが空くことになる。そのため、例えば、図４に示すように、その無線リソースを用いて他の端末２１２と通信することが可能となる。一方、第二基地局１２０との間の通信経路は１ストリーム分だけ増やす必要があるので、その分の無線リソースを確保する必要がある。そのため、例えば、図４に示すように、第二基地局１２０と端末２２０との間の通信経路を１ストリーム分だけ減らし、その分の無線リソースを端末２１０の通信経路として用いる。

このように、セル境界エリアＡに入った端末２１０に対して基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による協調送信を行う場合、第二基地局１２０においては、その協調送信のために自局の無線リソースを用いる必要があり、その無線リソースは自局のセル１２０ａ内に在圏する他の端末には使用できない。そのため、協調送信を行う際に第二基地局１２０の通信負荷が高く、第二基地局１２０の無線リソースに十分な余裕が無い状況であった場合には、上述したように端末２２０との通信に用いていた無線リソースを減らして協調送信に用いたり、上述したように端末２２０との通信に用いていた無線リソースを減らして協調送信に用いたり、無線リソースの待ち時間が増えたりして、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内における全体的なスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれがある。この場合、協調送信によってセル境界エリアＡに在圏する端末２１０のスループットや通信品質等が改善されても、第一基地局１１０と第二基地局１２０とを合わせた全体的なスループットの低下や通信品質の低下等が逆に発生してしまうという結果を招くおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第一基地局１１０と第二基地局１２０の全体的なスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれのある協調送信を禁止し、協調送信によって当該全体的なスループットの低下や通信品質の低下等を抑制する。以下、協調送信の処理手順について、詳細を説明する。

図５及び図６は、第一基地局１１０のスモールセル１１０ａ内に在圏していた端末２１０がセル境界エリアＡに移動して基地局１１０，１２０間の協調送信を開始するときの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
なお、図５及び図６の例では、図１の例と同様、第一基地局１１０のスモールセル１１０ａ内に２つの端末２１０，２２０が在圏し、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内に２つの端末２２０，２２１が在圏する例を示しているが、各セルに在圏する端末の数は図示のものに限定されない。

図５及び図６において、コアノード１３０から第一基地局１１０を介して、その基地局１１０のスモールセル１１０ａに在圏する各端末２１０，２１１へデータが送信される通常のデータ送信が行われると、各端末２１０，２１１は、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を含む近隣の基地局からの電波の受信強度を計測し、その計測結果を無線通信の品質情報（以下、適宜「無線通信品質情報」という。ＬＴＥでは「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ」とも呼ばれる。）として、それぞれ第一基地局１１０へ送信する（Ｓ１）。

同様に、コアノード１３０から第二基地局１２０を介して、その基地局１２０のマクロセル１２０ａに在圏する各端末２２０，２２１へデータが送信される通常のデータ送信が行われると、各端末２２０，２２１が、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を含む近隣の基地局の電波の受信強度を計測し、その計測結果を無線通信品質情報として第二基地局１２０へ送信する（Ｓ１）。

第一基地局１１０は、例えば、端末２１０から受信した無線通信品質情報に基づいて、第一基地局１１０及びその近隣の第二基地局１２０の電波の受信強度の差が予め定められた閾値（協調送信開始閾値）以下（所定の品質基準）であるという協調通信条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２）。そして、協調送信開始閾値以下であると判断した場合（協調通信条件を満たす場合）、第一基地局１１０は、各基地局１１０，１２０の双方のセル１１０ａ，１２０ａが重複しているセル境界エリアＡ内に端末２１０が位置しているものと判断し、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式を用いた協調送信の処理を開始し、協調送信の開始を要求するための協調要求を第二基地局１２０へ送信する（Ｓ３）。このとき、端末２１０に対しては、第一基地局１１０が協調元の第一基地局として機能し、第二基地局１２０が協調先の第二基地局として機能する。

なお、協調元基地局や協調先基地局の機能は基地局毎にあらかじめ決められているものではない。例えば、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内に在圏する端末２２０がセル境界エリアＡに移動して協調送信を開始する場合、この端末２２０に対しては、第二基地局１２０が協調開始を判断する協調元基地局となり、第一基地局１１０が協調先基地局となる。このように、各基地局は、端末毎に協調元基地局の機能と協調先基地局の機能の両方を有することができる。

第二基地局１２０は、第一基地局１１０から協調要求を受信すると、本実施形態では、まず、自局が通信負荷の高い状態であるか否かを判断する（Ｓ４）。第二基地局１２０は、自局の無線管理エリアであるマクロセル１２０ａ内の無線リソースを自ら管理しているため、その無線リソースの空き状況が所定の規定値を下回っているという高通信負荷条件を満たす場合には、自局が通信負荷の高い高通信負荷状態であると判断し、この高通信負荷条件を満たさない場合には、高通信負荷状態ではないと判断する。無線リソースの空き状況は、例えば、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内に在圏する端末の数や、第二基地局１２０と第二基地局１２０のマクロセル１２０ａに在圏する端末との通信量などから判断することができる。

なお、第二基地局１２０が通信負荷の高い状態であることを示す高通信負荷条件の判断は、これらの端末の数や通信量に限らず、第二基地局１２０の通信負荷と相関のある他の情報（時間帯、日にち、曜日、季節など）を用いてもよい。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、ＨｅｔＮｅｔ構成における日中及び深夜のユーザー（端末）の２次元分布の一例を示す説明図である。なお、図７で表される濃淡パターンは、濃い地点ほど端末の受信強度（ＳＩＮＲ［ｄＢ］）が低く、薄い地点ほど端末の受信強度が高いことを示している。図７（ａ）に示す日中の時間帯では、ユーザーの多くが外出しており、駅などのホットスポットエリアにユーザーが集中しやすい。そのため、日中の時間帯には、図７（ａ）に示すように、ホットスポットエリアに設置されるスモールセル基地局（第一基地局１１０）のスモールセル内に端末が集中的に分布する傾向が見られる。一方、図７（ｂ）に示す深夜の時間帯では、ユーザーの多くが自宅に滞在しており、ユーザーが分散しやすい。そのため、深夜の時間帯には、図７（ｂ）に示すように、スモールセル基地局（第一基地局１１０）のスモールセル内には端末が集中せず、マクロセル基地局（第二基地局１２０）のマクロセル内に端末が多く分布する傾向が見られる。このように、時間帯の情報は、各基地局１１０，１２０の通信負荷の判断情報として用いることができる。

ここで行われる高通信負荷条件の判断は、従来の基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式において協調要求を受信したときに行う空きリソースのチェック処理（協調用リソースとして使用可能な空きリソースを確認する処理）とは異なる。すなわち、本実施形態における高通信負荷条件の判断は、従来の空きリソースのチェック処理において空きリソースがあることを確認できた場合でも、無線リソースの空き状況が所定の規定値を下回っていれば、高通信負荷条件を満たすと判断する。この高通信負荷条件（所定の規定値）は、第二基地局１２０において、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式での協調通信を行うための空きリソースは有るが、この協調通信を行ってしまうと自局のマクロセル１２０ａ内における全体的なスループットの低下や通信品質の低下等を引き起こしてしまうおそれのある状態（高通信負荷状態）であることを特定できる条件に設定される。この観点で設定される限り、高通信負荷条件（所定の規定値）は、任意に設定できる。

第二基地局１２０は、自局が高通信負荷状態ではないと判断した場合（高通信負荷条件を満たさない場合）には（Ｓ４のＮｏ）、図５に示すように、データ協調送信に使用可能な無線リソース（空きリソース）を協調用リソースの候補として決定して、空きリソースに関する空きリソース情報とともに、前記協調要求に応答する協調応答を第一基地局１１０へ返信する（Ｓ５）。

第一基地局１１０は、第二基地局１２０から受信した空きリソース情報に基づいて、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に用いる協調用リソースを決定し、その協調用リソースをデータ協調送信時に用いるためのリソース制御を行う（Ｓ６）。その後、第一基地局１１０は、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信の開始を決定し、協調送信の開始を第二基地局１２０に伝えるために、前記決定した協調送信に用いる協調用リソースの情報とともに、協調送信開始通知を第二基地局１２０へ送信する（Ｓ７）。協調送信開始通知を受信した第二基地局１２０は、自局の協調用リソースを端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に使用するようにリソース制御を行う（Ｓ８）。

このリソース制御では、協調先の第二基地局１２０は、協調元の第一基地局１１０が協調用リソースとして割り当てる無線リソースＦ１／Ｔ１と同じ無線リソースＦ１／Ｔ１を協調用リソースとして割り当てる。このリソース制御により決定された同一の無線リソースＦ１／Ｔ１を用いることで、協調元の第一基地局１１０及び協調先の第二基地局１２０は、同一の時刻に同じデータを基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により送信する協調送信を行う。

一方、第二基地局１２０が高通信負荷状態であると判断した場合（高通信負荷条件を満たす場合）には（Ｓ４のＹｅｓ）、第二基地局１２０は、図６に示すように、前記協調要求に対応する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を禁止することを決定し、協調送信の禁止を第一基地局１１０に伝えるために協調送信禁止通知を第一基地局１１０へ送信する（Ｓ９）。この協調送信禁止通知を受信した第一基地局１１０は、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を禁止する決定を行う（Ｓ１０）。これにより、第一基地局１１０は、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行わず、それまでどおり、端末２１０へのデータ送信を、第二基地局１２０と協調せずに、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により端末２１０へ送信する。

この場合、セル境界エリアＡに位置する端末２１０は、第二基地局１２０からのデータ送信によって干渉を受けて第一基地局１１０からの下り信号のスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれがあり、干渉は抑制されない。しかしながら、その干渉を抑制するために基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行った場合に生じ得る、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を合わせた全体的なスループットの低下や通信品質の低下等を防止することができる。

本実施形態によれば、第二基地局１２０が高通信負荷状態でない場合には、第一基地局１１０からの協調要求に応じてセル境界エリアＡに位置する端末２１０の干渉を抑制するために基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信が行われ、干渉による端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制できる。この場合、第二基地局１２０の無線リソースには十分な余裕があるため、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信が行っても、自局のマクロセル１２０ａ内の端末に対するスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれはない。そして、端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等が抑制されたことで、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を合わせた全体的なスループットの低下や通信品質の低下等は抑制される。

一方、第二基地局１２０が高通信負荷状態にある場合、この状態で基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行うと、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内の端末に対するスループットの低下や通信品質の低下等が発生するおそれがある。この場合、本実施形態によれば、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信が禁止されるため、セル境界エリアＡに位置する端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等を抑制できないが、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内の端末に対するスループットの低下や通信品質の低下等は抑制される。したがって、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行った場合（端末２１０のスループットの低下や通信品質の低下等が抑制され、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内のスループットの低下や通信品質の低下等が発生した場合）よりも、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を合わせた全体的なスループットや通信品質等を改善することが可能である。

〔シミュレーション評価〕
基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による協調送信（ダウンリング）において、対象基地局が高通信負荷条件を満たす場合に協調送信を禁止することの効果について評価するシミュレーションを行った。詳しくは、基地局間の協調送信を行わないＳＵ−ＭＩＭＯ伝送方式と、対象基地局における通信負荷（通信トラフィック）の状況に関係なく協調送信を行う基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調送信の禁止なし）と、本実施形態のように対象基地局が高通信負荷条件を満たす場合に協調送信を禁止する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調送信の禁止あり）との３方式において、通信システム全体のスループットを比較する評価を行った。

図８（ａ）は、マクロセル基地局（第二基地局１２０）に通信トラフィックが集中した場合における通信システム全体のスループットについて計算したシミュレーション評価結果の一例を示すグラフである。
図８（ｂ）は、スモールセル基地局（第一基地局１１０）に通信トラフィックが集中した場合における通信システム全体のスループットについて計算したシミュレーション評価結果の一例を示すグラフである。
これらのグラフの横軸は通信システム全体の単位周波数あたりのスループット［ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ］であり、縦軸は端末のスループットの累積確率分布（ＣＤＦ：Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）［％］である。

表１は、本シミュレーションで用いた主なシミュレーション諸元の一覧表である。

ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送方式では、セル境界エリアＡの位置する端末２１０が隣接基地局からのデータ送信による干渉を受けてスループットが低下し、これにより通信システム全体のスループットも低下する。これに対し、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式によれば、セル境界エリアＡの位置する端末２１０が受ける干渉が小さくなり又は無くなり、当該端末２１０の当該干渉によるスループットの低下が抑制される結果、図８（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合でも、通信システム全体のスループットが改善されている。

また、本実施形態のように対象基地局が高通信負荷条件を満たす場合には協調送信を禁止する制御を実行した基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止あり）では、この制御を実行しない基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止なし）よりも、更に通信システム全体のスループットが改善されている。具体的には、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止あり）では、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止なし）に対し、通信システム全体のスループットが平均で約１０［％］〜２０［％］の改善が確認された。

これは、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止なし）の場合、例えば、マクロセル基地局（第二基地局１２０）に通信トラフィックが集中した状況でも、マクロセル基地局（第二基地局１２０）は、協調先の基地局となる協調送信の際に自局の無線リソースを割り当てることになる。協調送信に割り当てる無線リソースは、自局のマクロセル１２０ａ内に在圏する他の端末との通信（ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による通常の通信）には使用できない。そのため、マクロセル基地局（第二基地局１２０）に通信トラフィックが集中した状況だと、マクロセル１２０ａにおける全体的なスループットが低下してしまい、通信システム全体のスループットを押し下げることになる。

これに対し、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止あり）の場合、例えば、マクロセル基地局（第二基地局１２０）に通信トラフィックが集中した状況では、マクロセル基地局（第二基地局１２０）は、協調先の基地局となる協調送信の際に自局の無線リソースを割り当てない。この場合、協調送信により端末２１０のスループットの低下が抑制される効果は得られないが、協調送信を行うことによるマクロセル１２０ａの全体的なスループットの低下は抑制される。その結果として、通信システム全体のスループットが押し下げることがなく、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式（協調禁止なし）に比べて通信システム全体のスループットの改善効果が得られる。

図９は、協調送信中の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
以降、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムを例に記載するが、一部の処理を除いてはＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムも同じ制御を行うことで実現可能である。ＦＤＤシステムとＴＤＤシステムにおける大きな違いは、基地局側でのダウンリンクのチャネル状態の取得方法である。ＦＤＤシステムにおいては端末からフィードバックされるチャネル状態を用いる。一方、ＴＤＤシステムにおいては上下リンクの伝搬チャネルの可逆性を利用して、アップリンクの信号からダウンリンクの伝搬チャネルの状態を推定することも可能である。

図９において、協調元の第一基地局１１０から協調先の第二基地局１２０へ協調送信開始通知が送信された後、協調元の第一基地局１１０は、セル境界エリアＡの端末２１０に協調開始コマンドを送信する（Ｓ１１）。端末２１０は、協調元の第一基地局１１０から協調送信開始コマンドを受信すると、第一基地局１１０から協調送信されてくるデータを処理するための所定の協調送信用プログラムを起動して協調送信処理を開始し、協調送信データを処理可能な状態になる。そして、端末２１０は、協調元の第一基地局１１０および協調先の第二基地局１２０からのダウンリンクの伝搬チャネルの状態（ＣＳＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を含むフィードバック情報（ＬＴＥではＣＳＩフィードバックとも呼ばれる。）を第一基地局１１０に送信する（Ｓ１２）。

協調元の第一基地局１１０は、フィードバック情報を端末２１０から受信すると、そのフィードバック情報を複製して、複製したフィードバック情報を協調先の第二基地局１２０へ送信する（Ｓ１３）。また、第一基地局１１０は、受信したフィードバック情報に基づいて、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式で端末２１０に協調送信するデータに適用する送信ウェイト（３ＧＰＰの仕様では「Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ」とも呼ばれる。）の値を計算する（Ｓ１４）。一方、協調先の第二基地局１２０でも、第一基地局１１０から送信されてくるフィードバック情報に基づいて、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式で端末２１０に協調送信するデータに適用する送信ウェイトの値を同様に計算する（Ｓ１４）。

この送信ウェイトは、ＭＩＭＯ伝送方式における複数の送信アンテナそれぞれから送信する送信信号に乗算される複素数からなる重み係数である。例えば、この送信ウェイトの値は、協調元の第一基地局１１０からセル境界エリアＡの端末２１０へ送信される送信信号が、セル境界エリアＡの端末２１０において協調先の第二基地局１２０から端末２１０へ送信されるデータの送信信号と同位相になるように計算される。この送信ウェイトを用いることで、端末２１０において、第一基地局１１０から受信するデータ信号と第二基地局１２０から受信するデータ信号とが互いに強め合って受信され、基地局１１０，１２０から端末２１０へ送信されるデータの通信品質が改善される。

図９の例では、端末２１０からの伝搬チャネル状態のフィードバック情報をもとに、送信ウェイトの計算を各基地局１１０，１２０で行う例であるが、端末２１０が伝搬チャネル状態をもとに送信ウェイトを計算し、計算した送信ウェイトを基地局１１０へ送信するフィードバック情報に含めてもよい。

協調元の第一基地局１１０は、協調送信対象の端末２１０に対する送信データをコアノード１３０から受信すると、受信した送信データを複製し、所定の協調送信の制御情報（協調送信制御情報）とともに、その複製データを協調先の第二基地局１２０へ送信する（Ｓ１５）。第一基地局１１０から第二基地局１２０への複製データの送信には、ＬＴＥの基地局間接続の標準インターフェースであるＸ２インターフェース等の基地局間通信インターフェースを介して、ＧＴＰｖ２（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ２）などのトンネリングプロトコルを用いることができる。

次に、協調元の第一基地局１１０は、コアノード１３０から受信した送信データにステップＳ１４で計算した送信ウェイトを乗算して送信信号を生成する（Ｓ１６）。そして、第一基地局１１０は、生成した送信信号を、予め設定した協調用リソースを用い、予め設定したデータ協調送信タイミングで、セル境界エリアＡの端末２１０へ送信する（Ｓ１７）。一方、協調先の第二基地局１２０は、第一基地局１１０から受信した複製データにステップＳ１４で計算した送信ウェイトを乗算して送信信号を生成する（Ｓ１６）。そして、第二基地局１２０は、生成した送信信号を、予め設定した協調用リソースを用い、予め設定したデータ協調送信タイミングで、セル境界エリアＡの端末２１０へ送信する（Ｓ１８）。

図９の協調送信では、協調元の第一基地局１１０と協調先の第二基地局１２０とがＧＰＳなどにより時刻同期されていれば、両基地局１１０，１２０から、協調送信制御情報に含まれるデータ協調送信タイミングで協調送信を行うことができる。しかも、協調元の第一基地局１１０からセル境界エリアＡの端末２１０へ送信される送信データの信号を、協調先の第二基地局１２０から端末２１０へ送信される複製データの信号によって強めることができるので、セル境界エリアＡの端末２１０の受信強度を高め、送信データの通信品質を改善することができる。

端末２１０において、協調元の第一基地局１１０および協調先の第二基地局１２０からの伝搬チャネルの状態は刻一刻と変化する情報である。したがって、端末２１０からのフィードバック情報は比較的短い周期で送信される。例えば、ＬＴＥでは、ＣＳＩフィードバックは最短１ミリ秒ごとに端末から基地局へ送信される。したがって、図９に示す協調送信中の処理手順は、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行っている間は、端末２１０からフィードバック情報が受信されるたびに繰り返し実施される。以上により、刻一刻と変化する伝搬チャネルの状態に合わせて最適なＭＣＳ情報や送信ウェイトを計算することで、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を実行することができる。

図１０は、本実施形態における協調送信中の協調元の第一基地局１１０及び協調先の第二基地局１２０の通信レイヤ構造の一例を示す機能ブロック図である。
各基地局１１０，１２０は、データ収斂プロトコル層（ＰＤＣＰ層）１１１，１２１、無線リンク制御層（ＲＬＣ層）１１２，１２２、メディアアクセス制御層（ＭＡＣ層）１１３，１２３、及び物理層（ＰＨＹ層）１１４，１２４からなる、多層の通信レイヤ構造を有している。

ＰＤＣＰ層１１１，１２１では、データの圧縮及び暗号化並び伸張及び復号化等の処理を行う。ＲＬＣ層１１２，１２２では、データの分割、結合、順序制御及び再送（ＡＲＱ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）等の処理を行う。ＭＡＣ層１１３，１２３では、データの送信のスケジューリング、多重化、再送（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）等の処理を行う。

ＰＨＹ層１１４，１２４では、端末２１０，２１１，２２０，２２１との間で送受信される高周波の送受信信号の変調、復調、符号化等の処理を行う。また、協調元の第一基地局１１０の場合、ＰＨＹ層１１４は、セル境界エリアＡに在圏する端末２１０に対する送信データに、フィードバック情報に基づいて予め計算した送信ウェイトを適用して送信信号を生成する。協調先の第二基地局１２０の場合、ＰＨＹ層１２４は、セル境界エリアＡに在圏する端末２１０に対する送信データの複製データに、フィードバック情報に基づいて予め計算した送信ウェイトを適用して送信信号を生成する。また、このＰＨＹ層１１４，１２４は、端末２１０，２１１，２２０，２２１と無線通信する無線通信部として機能する。

協調元の第一基地局１１０の制御部１１７は、協調開始時に、協調元の第一基地局１１０および協調先の第二基地局１２０それぞれにおいてデータの協調送信に用いる協調用リソース（例えば周波数）を決定する。

また、複数の基地局１１０，１２０はそれぞれ、基地局間通信部１１５，１２５とスケジューラ１１６，１２６と協調用リソース制御部１１８，１２８とを備えている。基地局間通信部１１５，１２５は、有線又は無線の通信回線を用いたＸ２インターフェース等の基地局間通信インターフェースを介して、自局以外の他の基地局と通信するものである。

スケジューラ１１６，１２６はそれぞれ、各基地局１１０，１２０における処理・動作を制御する制御部１１７，１２７の一部を構成し、どの無線リソースを使用して送信するか、どの変調方式を用いて送信するか、どの符号化方式を用いて送信するかなどを決定し、前述のＲＬＣ層１１２，１２２、ＭＡＣ層１１３，１２３及びＰＨＹ層１１４，１２４を制御して、データの送信を行う。例えば、協調元の第一基地局１１０のスケジューラ１１６は、どの協調用リソースを使用して送信するかを決定し、協調送信中において、協調元の第一基地局１１０のＲＬＣ層１１２、ＭＡＣ層１１３、ＰＨＹ層１１４を制御する。また、協調先の第二基地局１２０のスケジューラ１２６は、協調送信中において、第二基地局１２０のＲＬＣ層１２２、ＭＡＣ層１２３、ＰＨＹ層１２４を制御する。

協調元の第一基地局１１０は、協調先の第二基地局１２０からの協調応答を受信したときに、協調送信対象の送信データの協調用リソースを制御するための協調用リソース制御部１１８を備えている。また、協調先の第二基地局１２０は、協調元の第一基地局１１０から送信される協調用リソース情報等に基づいて、協調送信対象の複製データの協調用リソースを制御するための協調用リソース制御部１２８を備えている。

図１０において、協調元の第一基地局１１０は、コアノード１３０から端末２１０への送信データを受信すると、ＰＤＣＰ層１２１、ＲＬＣ層１２２、ＭＡＣ層１２３の処理を施してＭＡＣ−ＰＤＵと呼ばれるデータを生成する。また、協調元の第一基地局１１０のスケジューラ１１６は、端末２１０からのフィードバック情報より、ＭＡＣ−ＰＤＵに適用する変調方式や符号化方式の情報（ＭＣＳ情報）などを計算する。そして、協調元の第一基地局１１０の協調用リソース制御部１１８は、協調先の第二基地局１２０のＭＡＣ層１２３から通信回線を介して、協調送信対象のＭＡＣ−ＰＤＵを送信する。このＭＡＣ−ＰＤＵは、協調先の第二基地局１２０のＰＨＹ層１２４へ送られる。

また、協調先の第二基地局１２０の協調用リソース制御部１２８は、協調元の第一基地局１１０のスケジューラ１１６から通信回線（基地局間通信インターフェース）を介して、協調送信制御情報（データ協調送信タイミングの情報、ＭＣＳ情報等）を受信する。このとき、協調送信制御情報は、ＭＡＣ−ＰＤＵのヘッダ情報などに含まれていてもよい。第二基地局１２０の協調用リソース制御部１２８は、協調元の第一基地局１１０から受信した協調送信制御情報に基づいて、協調先の第二基地局１２０内のＰＨＹ層１２４におけるＭＡＣ−ＰＤＵの処理をする。具体的には、ＭＣＳ情報に指定された変調方式および符号化方式でＰＨＹ層１２４における変調処理および符号化処理をＭＡＣ−ＰＤＵに実施する。さらに、協調先の第二基地局１２０のＰＨＹ層１２４では、前記の変調処理および符号化処理を施したＭＡＣ−ＰＤＵに、前記計算した送信ウェイトを乗算し、データ協調送信タイミング情報に指定された時間にＰＨＹ層１２４からセル境界エリアＡ内の端末２１０に対する送信処理を行う。

一方、図１０において、協調元の第一基地局１１０の協調用リソース制御部１１８は、前述のスケジューラ１１６が計算したＭＣＳ情報に指定された変調方式および符号化方式でＰＨＹ層１１４における変調処理および符号化処理をＭＡＣ−ＰＤＵに実施するとともに、データ協調送信タイミング情報に指定された時間にＰＨＹ層１１４からセル境界エリアＡ内の端末２１０に対する送信処理を行う。

なお、協調用リソース制御部１１８を独立に設けずに、協調用リソース制御部１１８の機能を、協調元の第一基地局１１０内の制御部１１７に組み込むように構成してもよい。同様に、協調用リソース制御部１２８を独立に設けずに、協調用リソース制御部１２８の機能を、協調先の第二基地局１２０内の制御部１２７に組み込むように構成してもよい。

前記構成の通信システムに用いる基地局１１０，１２０のハードウェアは、例えば、アンテナのほか、送信増幅器、受信増幅器、無線信号処理部、ベースバンド信号処理部、有線伝送路インターフェース部、コンピュータ装置などで構成される。また、これらのハードウェア構成のうち、アンテナ、送信増幅器及び受信増幅器は前述の無線通信部に対応し、有線伝送路インターフェース部は前述の基地局間通信部に対応する。コンピュータ装置は、例えばマイクロコンピュータで構成され、前述の制御部１１７，１２７や協調用リソース制御部１１８，１２８として機能し、予め組み込まれた所定の制御プログラムに基づいて各部を制御する。特に、コンピュータ装置は、所定の制御プログラムに基づいて無線信号処理部やベースバンド信号処理部を制御することにより、例えば前述のＰＤＣＰ層、ＲＬＣ層、ＭＡＣ層及びＰＨＹ層などの複数の通信レイヤ構造を介して、送受信のデータや信号を処理する。

図１１は、セル境界エリアＡ内で協調送信していた端末２１０が第二基地局１２０のマクロセル１２０ａへ移動した際の協調終了時の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
図１１において、端末２１０が第一基地局１１０へ無線通信品質情報を送信すると（Ｓ２１）、協調元の第一基地局１１０は、その無線通信品質情報に基づいて、例えば、第二基地局１２０の電波受信強度が、第一基地局１１０の電波受信強度より、予め定められた閾値（協調終了閾値）だけ大きくなったときに、端末２１０がセル境界エリアＡから出て協調先の第二基地局１２０のマクロセル１２０ａに在圏するようになったと判断し、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式による協調送信の終了を決定する（Ｓ２２）。そして、協調元の第一基地局１１０は、協調終了要求を協調先の第二基地局１２０へ送信する（Ｓ２３）。

協調先の第二基地局１２０は、協調元の第一基地局１１０から協調終了要求を受信すると、協調送信終了処理を実行し（Ｓ２４）、協調用リソースを開放したり、協調元の第一基地局１１０へ協調終了応答を送信したりする処理を行う。協調元の第一基地局１１０は、協調先の第二基地局１２０から協調終了応答を受信すると、協調送信終了処理を実行し（Ｓ２５）、協調終了コマンドを端末２１０へ送信する処理を行う（Ｓ２５）。端末２１０は、協調終了コマンドを受信すると、前記起動していた協調送信用プログラムを停止して協調送信終了処理を実行し（Ｓ２６）、通常のデータ通信が可能な状態になると、協調終了成功応答を第一基地局１１０へ送信する。その後、端末２１０の基地局１１０から基地局１２０へのハンドオーバ処理を実行し、その後は、コアノード１３０から第二基地局１２０を介して端末２１０へデータが送信される通常のデータ送信（ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式によるデータ通信）が行われる。

なお、本実施形態では、互いに協調する第一基地局１１０及び第二基地局１２０からセル境界エリアＡに位置する端末２１０へ同じデータ信号を同時に送信することで端末２１０の受信強度を高める協調方法を例に挙げたが、これに限らない。例えば、互いに協調する第一基地局１１０及び第二基地局１２０からセル境界エリアＡに位置する端末２１０へ異なるデータ信号（端末２１０へのデータ信号を各基地局１１０，１２０へ分配したもの）を送信することで端末２１０のスループットを高める協調方法であっても、本実施形態は同様に適用可能である。

また、本実施形態では、第一基地局１１０のスモールセル１１０ａ内に在圏していた端末２１０がセル境界エリアＡに移動して基地局１１０，１２０間の協調送信を開始し、その後、端末２１０が第二基地局１２０のマクロセル１２０ａへ移動して第二基地局１２０との間の通常のデータ通信に戻る例について説明したが、これに限らない。例えば、基地局１１０，１２０間の協調送信を開始した後の端末２１０が、再び第一基地局１１０のスモールセル１１０ａへ移動したり、これらの基地局１１０，１２０以外の基地局のセルへ移動したりして、通常のデータ通信に戻る場合も、同様に適用可能である。また、基地局１１０，１２０間の協調送信を開始した後の端末２１０が、これらの基地局１１０，１２０とは異なる組み合わせからなる複数の基地局間のセル重複エリアに移動して、その複数の基地局間の協調送信へ移行する場合も、同様に適用可能である。

また、例えば、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内に在圏していた端末２２０がセル境界エリアＡに移動して基地局１１０，１２０間の協調送信を開始する場合も、同様に適用可能である。

ここで、本実施形態で例示したＨｅｔＮｅｔ構成においては、一般に、マクロセル１２０ａを管理する第二基地局１２０の通信負荷の一部がスモールセル１１０ａを管理する基地局に分散されるため、マクロセル１２０ａを管理する第二基地局１２０が通信負荷の高い状況（第二基地局１２０の無線リソースに十分な余裕が無い状況）に陥る事態は生じにくい。一方で、スモールセル１１０ａを管理する第一基地局１１０は、ホットスポットエリアに配置され、通常は通信容量の小さい基地局装置で構成されるため、ホットスポットエリアに端末が集中する時間帯、日にち、曜日、季節などには、通信負荷の高い状況（第一基地局１１０の無線リソースに十分な余裕が無い状況）に陥る事態が比較的生じやすい。

よって、本実施形態においては、簡易的には、マクロセル１２０ａを管理する第二基地局１２０が協調先の基地局（対象基地局）となる場合には、第二基地局１２０の高通信負荷状態を判断せず、協調送信禁止通知を送信しないようにする一方、スモールセル１１０ａを管理する第一基地局１１０が協調先の基地局（対象基地局）となる場合には、第一基地局１１０の高通信負荷状態を判断し、その判断結果に応じて協調送信禁止通知を送信するようにしてもよい。すなわち、マクロセル１２０ａを管理する第二基地局１２０が協調先の基地局（対象基地局）となる場合には、従来の基地局間協調方法と同様に、第二基地局１２０において協調送信に用いる無線リソースが利用できる状態であれば、対象基地局における通信負荷（通信トラフィック）の状況に関係なく、協調送信を行うようにしてもよい。これによれば、マクロセル１２０ａを管理する第二基地局１２０が協調先の基地局（対象基地局）となる場合における協調送信開始処理を省略できる。

また、本実施形態における協調送信では、協調元の第一基地局１１０から協調要求を対象基地局である第二基地局１２０へ送信し、第二基地局１２０は、その協調要求を受信したときに自局が高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、高通信負荷条件を満たさない場合は協調通信を行うための応答を第一基地局１１０へ返信し、高通信負荷条件を満たす場合は協調送信禁止通知を第一基地局１１０へ送信することにより、協調通信を禁止する協調通信調整制御を実行する例であった。この例は、協調送信を基地局間通信インターフェースにより自律分散的に制御することができ、いわゆるアンカー方式のメリットを享受できる。なお、例えば、高通信負荷条件を満たす場合に、協調送信禁止通知を第一基地局１１０へ送信する代わりに、協調要求に対する応答を送信しないという協調通信調整制御を実行することも可能である。

また、本実施形態における協調送信では、対象基地局である第二基地局１２０が自ら高通信負荷条件を満たすか否かを判断しているが、対象基地局以外の基地局、例えば第一基地局１１０が、第二基地局１２０についての高通信負荷条件を満たすか否かを判断するようにしてもよい。この場合、第一基地局１１０は、例えば基地局間通信インターフェースを介して、対象基地局である第二基地局１２０が高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する。なお、判断情報としては、第二基地局１２０のマクロセル１２０ａ内に在圏する端末の数や、第二基地局１２０と第二基地局１２０のマクロセル１２０ａに在圏する端末との通信量などの情報を用いることができる。そして、第一基地局１１０は、協調送信を開始するにあたり、取得した判断情報に基づいて第二基地局１２０が高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、高通信負荷条件を満たさない場合は協調送信を行うための協調送信処理を実施し、高通信負荷条件を満たす場合は協調送信処理を実施しないという協調通信調整制御を実行することが可能である。この例も、協調送信を基地局間通信インターフェースにより自律分散的に制御することができ、いわゆるアンカー方式のメリットを享受できる。

図１２及び図１３は、第一基地局１１０が第二基地局１２０についての高通信負荷条件を満たすか否かを判断する処理手順の一例を示すシーケンス図である。
なお、図５及び図６に示した例と同じ処理手順については説明を省略する。
第一基地局１１０は、セル境界エリアＡ内の端末２１０に対して基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式を用いた協調送信の処理を開始する際、協調要求を第二基地局１２０へ送信する（Ｓ２，Ｓ３）。第二基地局１２０は、第一基地局１１０から協調要求を受信すると、従来の基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式において協調要求を受信したときに行う空きリソースのチェック処理（協調用リソースとして使用可能な空きリソースを確認する処理）と同様の処理に従って、空きリソースに関する空きリソース情報とともに、前記協調要求に応答する協調応答を第一基地局１１０へ返信する（Ｓ５’）。このとき、協調応答には、対象基地局である第二基地局１２０が高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報（第二基地局１２０の接続端末数や通信量などの情報）を含める。

この協調応答を受信した第一基地局１１０は、受信した判断情報に基づき、第二基地局１２０が通信負荷の高い状態であるか否かを判断する（Ｓ４’）。この判断は、図５及び図６の例において第二基地局１２０で行われる判断と同様である。そして、第一基地局１１０は、第二基地局１２０が高通信負荷状態ではないと判断した場合（高通信負荷条件を満たさない場合）には（Ｓ４’のＮｏ）、図１２に示すように、第二基地局１２０から受信した空きリソース情報に基づいて、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に用いる協調用リソースを決定し、その協調用リソースをデータ協調送信時に用いるためのリソース制御を行うとともに（Ｓ６）、協調送信開始通知を第二基地局１２０へ送信する（Ｓ７）。協調送信開始通知を受信した第二基地局１２０は、自局の協調用リソースを端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に使用するようにリソース制御を行う（Ｓ８）。

一方、第一基地局１１０は、第二基地局１２０が高通信負荷状態であると判断した場合（高通信負荷条件を満たす場合）には（Ｓ４’のＹｅｓ）、図１３に示すように、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を禁止することを決定する（Ｓ１０）。これにより、第一基地局１１０は、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行わず、それまでどおり、端末２１０へのデータ送信を、第二基地局１２０と協調せずに、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により端末２１０へ送信する。なお、第二基地局１２０は、協調応答の送信後の一定期間内に協調送信開始通知が受信されないため、これにより協調送信の処理を終了する。

また、本実施形態は、協調送信を自律分散的に制御するアンカー方式に限られるものではない。例えば、第一基地局１１０及び第二基地局１２０を制御して協調通信を行うための協調制御を実行する管理装置が設け、その管理装置において、対象基地局である第二基地局１２０が高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する。そして、管理装置は、協調制御を実行するにあたり、取得した判断情報に基づいて第二基地局１２０が高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、高通信負荷条件を満たさない場合は協調制御を実行し、高通信負荷条件を満たす場合は協調制御を実行しないという協調通信調整制御を実行することが可能である。この管理装置としての機能は、例えば、コアノード１３０に設けることができる。

図１４及び図１５は、管理装置であるコアノード１３０が第一基地局１１０及び第二基地局１２０を制御して協調通信を行うための協調制御を行う場合の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
なお、図５及び図６に示した例と同じ処理手順については説明を省略する。
図１４及び図１５の例においては、各基地局１１０，１２０から所定のタイミングでそれぞれの基地局における通信負荷に関する通信負荷情報がコアノード１３０へ送信される（Ｓ１’’）。この通信負荷情報には、空きリソースに関する空きリソース情報なども含まれている。そのため、各基地局１１０，１２０の通信負荷の状況（空きリソースの状況等）は、コアノード１３０において集約されている。セル境界エリアＡ内の端末２１０から第一基地局１１０へ無線通信品質情報が送信されると（Ｓ１）、第一基地局１１０は、端末２１０に対して基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式を用いた協調送信の処理を開始するための協調要求を管理装置であるコアノード１３０へ送信する（Ｓ２，Ｓ３’’）。この協調要求には、協調先の基地局（第二基地局１２０）を特定するための協調先情報も含まれる。

コアノード１３０は、第一基地局１１０から協調要求を受信すると、この協調要求に含まれる協調先情報に基づき、第二基地局１２０を協調先の基地局として特定し、その第二基地局１２０から受信した通信負荷情報を判断情報として用いて、第二基地局１２０が通信負荷の高い状態であるか否かを判断する（Ｓ４’’）。この判断は、図５及び図６の例において第二基地局１２０で行われる判断と同様である。

コアノード１３０は、第二基地局１２０が高通信負荷状態ではないと判断した場合（高通信負荷条件を満たさない場合）には（Ｓ４’’のＮｏ）、図１４に示すように、第一基地局１１０及び第二基地局１２０からそれぞれ受信した空きリソース情報に基づいて、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に用いる協調用リソースを決定し、協調送信の開始を各基地局１１０，１２０に伝えるために、決定した協調用リソースの情報とともに、協調送信開始通知を各基地局１１０，１２０へ送信する（Ｓ７’’）。そして、協調送信開始通知を受信した各基地局１１０，１２０は、自局の協調用リソースを端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信に使用するようにリソース制御を行う（Ｓ６，Ｓ８）。

一方、コアノード１３０は、第二基地局１２０が高通信負荷状態であると判断した場合（高通信負荷条件を満たす場合）には（Ｓ４’’のＹｅｓ）、図１５に示すように、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を禁止することを決定し、協調送信の禁止を協調元の第一基地局１１０に伝えるために協調送信禁止通知を第一基地局１１０へ送信する（Ｓ９’’）。この協調送信禁止通知を受信した第一基地局１１０は、基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を禁止する決定を行う（Ｓ１０）。これにより、第一基地局１１０は、端末２１０に対する基地局間協調ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式の協調送信を行わず、それまでどおり、端末２１０へのデータ送信を、第二基地局１２０と協調せずに、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送方式により端末２１０へ送信する。

なお、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、基地局及び通信端末装置（端末、ユーザ端末装置、移動局）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、通信端末装置、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）において前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、前記構成要素を実現するために用いられる各部は、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前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、例えば制御装置や記憶装置において、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、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 通信システム
１１０ 第一基地局
１１０ａ スモールセル
１２０ 第二基地局
１２０ａ マクロセル
１３０ コアノード
２１０，２１１，２１２，２２０，２２１ 端末
Ａ セル境界エリア

特開２０１２−１７８８２２号公報

厳 宝山、岡廻 隆生、林 秀樹、「複数基地局間協調送信のためのネットワーク制御システムの基本設計と実装」、電子情報通信学会２０１０年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集、１１９頁

Claims (19)

1. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、第一基地局及び第二基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムであって、
   前記第一基地局及び前記第二基地局のうちの一方である対象基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行い、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は前記協調通信を禁止するという協調通信調整制御を実行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、
   前記所定の高通信負荷条件は、前記対象基地局のセルに在圏する通信端末の数が規定数以上であるという条件を含むことを特徴とする通信システム。
3. 請求項１又は２の通信システムにおいて、
   前記所定の高通信負荷条件は、前記対象基地局と該対象基地局のセルに在圏する通信端末との通信量が規定量以上であるという条件を含むことを特徴とする通信システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかの通信システムにおいて、
   前記第一基地局及び前記第二基地局のいずれか一方の基地局のセル内に他方の基地局が配置され、
   前記所定の協調通信条件は、当該通信端末が前記他方の基地局のセル境界エリアに位置するという条件を含むことを特徴とする通信システム。
5. 請求項４の通信システムにおいて、
   前記他方の基地局が前記対象基地局である場合には前記協調通信調整制御を実行し、前記一方の基地局が前記対象基地局である場合には前記協調通信調整制御を実行しないことを特徴とする通信システム。
6. 請求項１乃至３のいずれかの通信システムにおいて、
   前記第一基地局及び前記第二基地局のいずれか一方の基地局のセル外に他方の基地局が配置され、各セルが部分的に重複し、
   前記所定の協調通信条件は、当該通信端末が前記第一基地局のセルと前記第二基地局のセルとの重複エリアに位置するという条件を含むことを特徴とする通信システム。
7. 請求項４乃至６のいずれかの通信システムにおいて、
   前記通信端末から送信される無線通信の品質情報に基づいた該通信端末の無線通信品質が所定の品質基準を満たさないときに、前記所定の協調通信条件を満たすと判断することを特徴とする通信システム。
8. 請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
   前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記対象基地局である前記第二基地局に送信し、
   前記第二基地局は、前記協調要求を受信したとき、該第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための応答を送信し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該応答を送信しないか又は前記第一基地局に対して前記協調通信を禁止するための通知を送信することにより、前記協調通信調整制御を実行することを特徴とする通信システム。
9. 請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
   前記第一基地局は、前記対象基地局である前記第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得し、
   前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記第二基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための協調通信処理を実行し、該第二基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信処理を実行しないことにより、前記協調通信調整制御を実行することを特徴とする通信システム。
10. 請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
    前記第一基地局及び前記第二基地局による協調通信を管理する管理装置を有し、
    前記管理装置は、前記対象基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する手段と、前記判断情報に基づいて前記対象基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を実行させ、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信を実行させないように、前記協調通信を調整する手段とを備えることを特徴とする通信システム。
11. 請求項１乃至１０のいずれかの通信システムにおいて、
    前記協調通信は、前記所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、前記第一基地局及び前記第二基地局が同一又は異なるデータを協調して通信するものであることを特徴とする通信システム。
12. 請求項１乃至１０のいずれかの通信システムにおいて、
    前記協調通信は、前記所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、前記第一基地局及び前記第二基地局のうちのいずれか一方の基地局がデータ通信するとともに、他方の基地局が同時期のデータ通信を停止するものであることを特徴とする通信システム。
13. 請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
    前記第一基地局は、該第一基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記対象基地局である前記第二基地局に送信し、
    前記第二基地局は、前記協調要求を受信したとき、該第二基地局のセルに在圏している他の通信端末へ送信するデータを複製した複製データを前記第一基地局に送信し、
    前記第一基地局が前記通信端末へ送信するデータとともに前記第二基地局から受信した前記複製データも該通信端末へ送信することで、前記第二基地局が前記他の通信端末へ送信した該複製データに対応するデータが該通信端末に受信されることによる干渉を低下させる協調通信を行い、
    前記対象基地局である前記第一基地局は、該第一基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該第一基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調要求を送信し、該第一基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を送信しないことにより、前記協調通信調整制御を実行することを特徴とする通信システム。
14. 請求項１乃至１３のいずれかの通信システムにおいて、
    前記第一基地局及び前記第二基地局は、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式で前記協調通信を行うことを特徴とする通信システム。
15. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、
    前記複数の基地局のうちの別の基地局から前記協調通信を行うための協調要求を受信したとき、自局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は該協調通信を行うための応答を送信し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該応答を送信しないか又は前記別の基地局に対して該協調通信を禁止するための通知を送信することを特徴とする基地局。
16. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、
    前記複数の基地局のうちの他の基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得するとともに、
    自局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記他の基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該他の基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行うための協調要求を該他の基地局に送信し、該他の基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を該他の基地局に送信しないことを特徴とする基地局。
17. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を管理する管理装置であって、
    前記複数の基地局のうちのいずれか１つの基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断するための判断情報を取得する手段と、
    前記複数の基地局のうちの別の基地局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記判断情報に基づいて前記１つの基地局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該１つの基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を実行させ、該１つの基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調通信を実行させないように、該協調通信を調整する手段とを備えることを特徴とする管理装置。
18. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、複数の基地局が協調して無線通信する協調通信を行う通信システムにおける該複数の基地局のいずれか１つの基地局であって、
    自局のセルに前記所定の協調通信条件を満たす通信端末が在圏するとき、前記協調通信を行うための協調要求を前記複数の基地局のうちの他の基地局に送信し、
    前記他の基地局のセルに在圏している他の通信端末へ送信するデータを複製した複製データを受信し、前記通信端末へ送信するデータとともに該複製データも該通信端末へ送信することで、該他の基地局が該他の通信端末へ送信した該複製データに対応するデータが該通信端末に受信されることによる干渉を低下させる協調通信を行い、
    自局が前記所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調要求を送信し、自局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は該協調要求を送信しないことを特徴とする基地局。
19. 所定の協調通信条件を満たす通信端末との間で、第一基地局及び第二基地局が協調して無線通信する協調通信を行うときの通信制御方法であって、
    前記第一基地局及び前記第二基地局のうちの一方である対象基地局が通信負荷の高い所定の高通信負荷条件を満たすか否かを判断し、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たさない場合は前記協調通信を行い、該対象基地局が該所定の高通信負荷条件を満たす場合は前記協調通信を禁止するという協調通信調整制御を実行することを特徴とする通信制御方法。