JP5410941B2 - 無線通信システム、基地局及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、大セルを形成する大出力基地局と、当該大出力基地局よりも送信出力が小さく、大セルよりも小さい小セルを形成する小出力基地局とを備え、小出力基地局が大セル内に設置される無線通信システムと、当該無線通信システムにおける大出力基地局及び小出力基地局と、当該無線通信システムにおける通信制御方法に関する。

移動体通信システムの標準化プロジェクトである3GPP（3rd Generation Partnership Project）では、次世代移動体通信システムとしてLTE（Long-Term Evolution）Release 8の技術仕様が策定され、商用サービスが開始されようとしている。更には、機能改良版であるLTE Release 9の標準化と並行して、将来的に予想される3GPPオペレータからのLTEの進化に対する要求と、国際電気通信連合が定義する第４世代移動体通信システム（IMT-Advanced）の能力を満たす必要性に応えるべく、LTEの高度化システムであるLTE-Advancedの検討が行われている。

現在も増加し続けている無線通信サービスへの要求に対して、大出力の基地局（MeNB:Macro eNodeB）のみで広いエリアをカバーする従来のマクロセルシステムでは、要求される通信容量とカバレッジを満たすことは困難になる。この問題の解決策として、従来のマクロセルシステム内に小出力の基地局を配置するヘテロジーニアスネットワークの配置は、コスト的にも有効な手法として期待されている。従って、LTE-Advancedではヘテロジーニアスネットワークを効率的にサポートできることが非常に重要であり、3GPPにおいて本格的な検討が開始されようとしている（例えば、非特許文献１及び２参照）。

3GPP, RP-090665, Qualcomm, "Revised SID on LTE- Advanced," May 2009. 3GPP, R1-092583, Nokia Siemens Networks, "Assumptions for LTE-Advanced Heterogeneous Deployment Studies," Jun. 2009.

ヘテロジーニアスネットワークにおける周波数利用効率の観点からは、小出力基地局が形成する小セル（ローカルセル）が、大出力基地局が形成する大セル（マクロセル）と同一の周波数帯域を使用するco-channel配置が望まれる。しかし、このような場合には、マクロセルにローカルセルが重なることによって、干渉状況がより複雑になる。また、ヘテロジーニアスネットワークでは、無線端末が接続する基地局を選択する基準は、スループット特性に大きく影響され、これに応じて干渉状況も大きく変化する。従って、LTE-Advanced においてヘテロジーニアスネットワークが効率的にサポートされるためには、従来のマクロセルシステムよりも複雑な干渉問題を解決する必要がある。

そこで、本発明は、大出力基地局と小出力基地局が混在する環境下において、干渉を適切に低減することを可能とする無線通信システム、大出力基地局、小出力基地局及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。本発明の第１の特徴は、大セル（ＭＣ１）を形成する大出力基地局（大出力基地局１００）と、前記大出力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セル（ＰＣ１）を形成する小出力基地局（小出力基地局２００）とを備え、前記小出力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記大出力基地局は、自大出力基地局に接続する無線端末（無線端末３００ａ、３００ｂ、３００ｃ）のうち、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末（無線端末３００ａ）を特定する特定部（特定部１１３）と、前記特定部により特定された前記無線端末が使用する周波数帯域を決定する決定部（使用帯域決定部１１４）と、前記決定部により決定された前記周波数帯域を示す通知を前記小出力基地局へ送信する通知部（使用帯域決定部１１４、有線通信部１０６）とを備え、前記小出力基地局は、前記大出力基地局からの通知に基づいて、自小出力基地局に接続する無線端末との間の通信を制御する制御部（使用帯域決定部２１４、スケジューリング部２１６）を備えることを要旨とする。

このような無線通信システムは、大出力基地局が、自大出力基地局に接続される無線端末のうち、小出力基地局と当該小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末を特定し、特定した無線端末が使用する周波数帯域を決定して、小出力基地局へ通知する。一方、小出力基地局は、通知された周波数帯域に基づいて、自小出力基地局に接続する無線端末の使用周波数帯域を、通知された周波数帯域以外の周波数帯域に決定する等、干渉を抑制するための制御を行うことができる。

本発明の第２の特徴は、前記特定部は、自大出力基地局に接続する無線端末の送信電力密度と、自大出力基地局に接続する無線端末と前記小出力基地局との間の伝搬損失とに基づいて、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末を特定することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記特定部は、自大出力基地局に接続する無線端末の位置と、前記小出力基地局の位置とに基づいて、前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末を特定することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記制御部は、前記大出力基地局に接続する無線端末が、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合に、前記通知で示される前記周波数帯域以外の帯域を、自小出力基地局に接続する無線端末が使用可能な周波数帯域とすることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記制御部は、前記大出力基地局に接続する無線端末が、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合に、自小出力基地局に接続する無線端末のうち、前記小セル内の内側領域に存在する無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とし、前記小セル内の外側領域に存在する無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用不可能とすることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、前記制御部は、前記小セル内の内側領域に存在する無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とする場合、前記小セル内の内側領域に存在する無線端末の送信電力密度を上げる制御を行うことを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、前記制御部は、前記小セル内の内側領域に存在する無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とする場合であって、且つ、前記小セル内の内側領域に存在する無線端末の送信電力が最大値以下の場合には、前記通知で示される前記周波数帯域の無線リソースを前記小セル内の内側領域に存在する無線端末に使用させる制御を行うことを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、前記決定部は、使用可能な全ての周波数帯域に対する、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末が使用する周波数帯域の比率を、自大出力基地局に接続する無線端末の数に対する、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末の数の比率と一致させることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、大セルを形成し、前記大セル内に前記大セルよりも小さい小セルを形成する小出力基地局が設置される大出力基地局であって、自大出力基地局に接続する無線端末のうち、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末を特定する特定部と、前記特定部により特定された前記無線端末が使用する周波数帯域を決定する決定部と、前記決定部により決定された前記周波数帯域を示す通知を前記小出力基地局へ送信する通知部とを備えることを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、小セルを形成し、大出力基地局によって形成され、前記小セルよりも大きい大セル内に設置される小出力基地局であって、前記大出力基地局に接続する無線端末のうち、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末が使用する周波数帯域を示す、前記大出力基地局からの通知に基づいて、自小出力基地局に接続する無線端末との間の通信を制御する制御部を備えることを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、大セルを形成する大出力基地局と、前記大出力基地局よりも送信出力が小さく、前記大セルよりも小さい小セルを形成する小出力基地局とを備え、前記小出力基地局が前記大セル内に設置される無線通信システムにおける通信制御方法であって、前記大出力基地局が、自大出力基地局に接続する無線端末のうち、前記小出力基地局と前記小出力基地局に接続する無線端末との間の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる無線端末を特定するステップと、前記大出力基地局が、特定された前記無線端末が使用する周波数帯域を決定するステップと、前記大出力基地局が、決定された前記周波数帯域を示す通知を前記小出力基地局へ通知するステップと、前記小出力基地局が、前記大出力基地局からの通知に基づいて、自小出力基地局に接続する無線端末との間の通信を制御するステップとを備えることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、大出力基地局と小出力基地局が混在する環境下において、干渉を適切に低減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る大出力基地局及び小出力基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る大出力基地局及び小出力基地局において使用される周波数帯域の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線通信システムの動作、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの構成
（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。無線通信システム１は、例えば、第３．９世代（３．９Ｇ）携帯電話システムであるLTE Release9 や、第４世代（４Ｇ）携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づく構成を有する。

図１に示すように、無線通信システム１は、大セル（例えば、マクロセル）ＭＣ１を形成する大出力基地局（例えば、マクロセル基地局）１００を有する。大セルＭＣ１は、無線端末が大出力基地局１００に接続可能な範囲を示し、半径は例えば数百［ｍ］程度である。

また、無線通信システム１は、屋外、且つ、大セルＭＣ１内に設置された小出力基地局（例えば、ピコセル基地局）２００を有する。小出力基地局２００は、大出力基地局１００よりも送信出力（送信電力）が小さく、小セル（例えば、ピコセル）ＰＣ１を形成する。小セルＰＣ１は、無線端末が小出力基地局２００に接続可能な範囲を示し、半径は例えば数十［ｍ］程度である。

大出力基地局１００は、セル間干渉を考慮した置局設計に基づく場所に設置される。一方、小出力基地局２００は、任意の場所に設置される程度に小型に構成されている。小出力基地局２００は、大出力基地局１００のトラフィックを分散させることや、大セルＭＣ１内の不感地帯をカバーすることを目的として設置されている。大出力基地局１００及び小出力基地局２００は、専用線を介してコアネットワーク５００に接続されている。

大出力基地局１００には、大セルＭＣ１内の無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃが接続し、小出力基地局２００には、小セルＰＣ１内の無線端末３００ｄが接続する。

（１．２）大出力基地局及び小出力基地局の構成
図２は、本発明の実施形態に係る大出力基地局１００及び小出力基地局２００の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、大出力基地局１００は、制御部１０２、無線通信部１０４及び有線通信部１０６を有する。一方、小出力基地局２００は、制御部２０２、無線通信部２０４及び有線通信部２０６を有する。

大出力基地局１００内の制御部１０２は、例えばＣＰＵを用いて構成され、大出力基地局１００が具備する各種の機能を制御する。

無線通信部１０４は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ部１０５ａ及び１０５ｂを介して、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃとの間で無線信号の送信及び受信を行う。また、無線通信部１０４は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃ向けの送信信号の符号化及び変調と、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃからの受信信号の復調及び復号とを行う。無線通信部１０４は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃからの受信信号の復調により、データや、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃにおける測定情報（端末測定情報）を取得する。端末測定情報は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃが大出力基地局１００からの無線信号を受信した場合に、当該無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃにおいて測定される受信電力密度（大出力受信電力密度）と、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃが小出力基地局２００からの無線信号を受信した場合に、当該無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃにおいて測定される受信電力密度（小出力受信電力密度）と、当該小出力基地局２００の識別情報（基地局識別情報）とを含んでいる。

また、無線通信部１０４は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃからの受信信号である参照信号に基づいて、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃから大出力基地局１００に向かう上りチャネル（大セル上りチャネル）のチャネル状態の測定を行う。

有線通信部１０６は、小出力基地局２００内の有線通信部２０６との間で、コアネットワーク５００に設定されたＸ２インタフェースを介して、各種情報の送信及び受信を行う。

制御部１０２は、特定部１１３、使用帯域決定部１１４及びスケジューリング部１１６を有する。

特定部１１３は、大出力基地局１００に接続する無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃのうち、小出力基地局２００と当該小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄとの間の上り方向の通信に与える干渉（以下、「小セルＰＣ１に与える干渉」と称する）の量が第１の所定値以上であるとみなされる無線端末を特定する。

具体的には、特定部１１３は、予め想定される無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃの送信電力密度と、小出力基地局２００の送信電力密度とを取得する。無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃの送信電力密度は、例えば、大出力基地局１００内の図示しない記憶部に記憶されている。また、特定部１１３は、例えば、Ｘ２インタフェース及び有線通信部１０６を介して、小出力基地局２００から当該小出力基地局２００の送信電力密度を取得できる。次に、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃからの端末測定情報に含まれる小出力受信電力密度を取得する。

次に、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃ毎に、対応する小出力受信電力密度と、小出力基地局２００の送信電力密度との差である伝搬損失（小出力伝搬損失）を算出する。更に、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃのうち、送信電力密度が第２の所定値以上であり、且つ、対応する小出力伝搬損失が第３の所定値未満である無線端末を、小セルＰＣ１に与える干渉量が第１の所定値以上であるとみなされる無線端末（強干渉大セル端末）として特定する。

なお、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃのうち、小出力基地局２００との距離が所定長以上である無線端末を強干渉大セル端末として特定してもよい。この場合、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃの位置と、小出力基地局２００の位置とを取得し、これらの位置に基づいて無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃと、小出力基地局２００との距離を算出する。

また、特定部１１３は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃのうち、小セルＰＣ１に与える干渉の量が第１の所定値以上であって、且つ、小出力基地局２００との距離が所定長以上である無線端末を強干渉大セル端末として特定してもよい。

以下においては、無線端末３００ａが、強干渉大セル端末であり、無線端末３００ｂ及び３００ｃが、小セルＰＣ１に与える干渉量が第１の所定値未満であるとみなされる無線端末（弱干渉大セル端末）であるものとする。

強干渉大セル端末である無線端末３００ａが特定された場合、使用帯域決定部１１４は、強干渉大セル端末である無線端末３００ａによって使用される周波数帯域と、弱干渉大セル端末である無線端末３００ｂ及び３００ｃによって使用される周波数帯域とを異ならせて決定する。

具体的には、使用帯域決定部１１４は、無線通信システム１において使用可能な全ての周波数帯域（システム帯域）を、図３に示すように、強干渉大セル端末である無線端末３００ａによって使用される周波数帯域（大セル強干渉用帯域）と、弱干渉大セル端末である無線端末３００ｂ及び３００ｃによって使用される周波数帯域（大セル弱干渉用帯域）とに分割する。ここで、使用帯域決定部１１４は、強干渉大セル端末が無線端末３００ａの１つであり、弱干渉大セル端末が無線端末３００ｂ及び３００ｃの２つであることに鑑み、大セル強干渉用帯域の帯域幅と、大セル弱干渉用帯域の帯域幅とが１：２になるように分割する。

更に、使用帯域決定部１１４は、決定した大セル強干渉用帯域を示す情報（大セル強干渉用帯域情報）に、強干渉大セル端末である無線端末３００ａからの端末測定情報に含まれている小出力基地局２００の基地局識別情報を付加して有線通信部１０６へ出力する。

有線通信部１０６は、大セル強干渉用帯域情報に付加された基地局識別情報に対応する小出力基地局２００へＸ２インタフェースを介して、大セル強干渉用帯域情報を送信する。ＬＴＥにおいては、基地局間で、ＨＩＩ（High Interference Indication）を、Ｘ２インターフェースを介して交換することが可能である。従って、有線通信部１０６は、ＨＩＩに大セル強干渉用帯域情報を含ませて送信できる。

一方、特定部１１３によって、強干渉大セル端末が特定されなかった場合、使用帯域決定部１１４は、システム帯域を、大セルＭＣ１において使用可能な周波数帯域（大セル用帯域）として決定する。

スケジューリング部１１６は、無線通信部１０４からの端末測定情報及びチャネル状態と、使用帯域決定部１１４によって決定された周波数帯域とに基づいて、無線端末に対して、無線リソースとしてのリソースブロックを割り当てる。

具体的には、使用帯域決定部１１４によって、大セル強干渉用帯域と大セル弱干渉用帯域とが決定された場合には、スケジューリング部１１６は、強干渉大セル端末である無線端末３００ａに対しては、大セル強干渉用帯域のリソースブロックを割り当て、弱干渉大セル端末である無線端末３００ｂ及び３００ｃに対しては、大セル弱干渉用帯域のリソースブロックを割り当てる。

また、使用帯域決定部１１４によって、システム帯域が、大セルＭＣ１において使用される周波数帯域として決定された場合には、スケジューリング部１１６は、無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃに対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。

小出力基地局２００内の制御部２０２は、例えばＣＰＵを用いて構成され、小出力基地局２００が具備する各種の機能を制御する。

無線通信部２０４は、例えば無線周波数（ＲＦ）回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を用いて構成され、アンテナ部２０５ａ及び２０５ｂを介して、小セルＰＣ１内の無線端末３００ｄとの間で無線信号の送信及び受信を行う。また、無線通信部２０４は、無線端末３００ｄ向けの送信信号の符号化及び変調と、無線端末３００ｄからの受信信号の復調及び復号とを行う。無線通信部２０４は、無線端末３００ｄからの受信信号の復調により、データや、無線端末３００ｄにおける測定情報（端末測定情報）を取得する。

また、無線通信部２０４は、無線端末３００ｄからの受信信号である参照信号に基づいて、無線端末３００ｄから小出力基地局２００に向かう上りチャネル（小セル上りチャネル）のチャネル状態の測定を行う。

有線通信部２０６は、大出力基地局１００内の有線通信部１０６との間で、コアネットワーク５００に設定されたＸ２インタフェースを介して、各種情報の送信及び受信を行う。

制御部２０２は、使用帯域決定部２１４及びスケジューリング部２１６を有する。

有線通信部２０６は、大出力基地局１００内の有線通信部１０６からの大セル強干渉用帯域情報を受信した場合、当該大セル強干渉用帯域情報を制御部２０２へ出力する。

制御部２０２内の使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉用帯域情報を取得する。次に、使用帯域決定部２１４は、強干渉大セル端末である無線端末３００ａが小セルＰＣ１に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切であるか否かを判定する。例えば、使用帯域決定部２１４は、小出力基地局２００と無線端末３００ｄとの間の伝搬損失が第４の所定値未満である場合には、無線端末３００ａが小セルＰＣ１に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切ではないと判定する。

干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域を、小出力基地局２００に接続される無線端末３００ｄの使用可能帯域（小セル用使用可能帯域）として決定する。ここでは、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域とは、大セル弱干渉用帯域を意味し、図３に示すように、小セル用使用可能帯域は、大セル弱干渉用帯域と一致する。一方、干渉を考慮した制御を行うことが適切でない場合には、使用帯域決定部２１４は、システム帯域を小セル用使用可能帯域として決定する。

スケジューリング部２１６は、無線通信部２０４からの端末測定情報及びチャネル状態と、使用帯域決定部２１４によって決定された周波数帯域とに基づいて、無線端末に対して、無線リソースとしてのリソースブロックを割り当てる。具体的には、使用帯域決定部２１４によって、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域が小セル用使用可能帯域に決定された場合には、スケジューリング部２１６は、小セルＰＣ１内の無線端末３００ｄに対して、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域のリソースブロックを割り当てる。また、使用帯域決定部２１４によって、システム帯域が小セル用使用可能帯域に決定された場合には、スケジューリング部２１６は、小セルＰＣ１内の無線端末３００ｄに対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。

（２）無線通信システムの動作
次に、無線通信システム１の動作について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１内の大出力基地局１００及び小出力基地局２００の動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、大出力基地局１００は、当該大出力基地局１００に接続する無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃの中から、強干渉大セル端末を特定したか否かを判定する。

強干渉大セル端末が特定されなかった場合には、ステップＳ１０２において、大出力基地局１００は、システム帯域を、大セル用帯域として決定する。

一方、強干渉大セル端末が特定された場合、ステップＳ１０３において、大出力基地局１００は、強干渉大セル端末（図１では無線端末３００ａ）によって使用される周波数帯域と、弱干渉大セル端末（図１では無線端末３００ｂ及び３００ｃ）によって使用される周波数帯域とを異ならせて決定する。

ステップＳ１０４において、大出力基地局１００は、決定した大セル強干渉用帯域を示す情報（大セル強干渉用帯域情報）を小出力基地局２００へ送信する。そして、小出力基地局２００は、大出力基地局１００からの大セル強干渉用帯域情報を受信（取得）する。

ステップＳ１０５において、小出力基地局２００は、強干渉大セル端末が小セルＰＣ１に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切であるか否かを判定する。

干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合、ステップＳ１０６において、小出力基地局２００は、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域を、小セル用使用可能帯域として決定する。一方、干渉を考慮した制御を行うことが適切でない場合に、ステップＳ１０７において、小出力基地局２００は、システム帯域を小セル用使用可能帯域として決定する。

ステップＳ１０２において、システム帯域が大セル用帯域として決定された場合には、ステップＳ１０８において、大出力基地局１００は、接続する無線端末３００ａ、３００ｂ及び３００ｃに対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。一方、ステップＳ１０３において、強干渉大セル端末である無線端末３００ａによって使用される周波数帯域と、弱干渉大セル端末である無線端末３００ｂ及び３００ｃによって使用される周波数帯域とが決定された場合には、ステップＳ１０８において、大出力基地局１００は、強干渉大セル端末である無線端末３００ａに対しては、大セル強干渉用帯域のリソースブロックを割り当て、弱干渉大セル端末である無線端末３００ｂ及び３００ｃに対しては、大セル弱干渉用帯域のリソースブロックを割り当てる。

ステップＳ１０６において、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域が小セル用使用可能帯域として決定された場合には、ステップＳ１０９において、小出力基地局２００は、当該小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄに対して、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域のリソースブロックを割り当てる。一方、ステップＳ１０７において、システム帯域が小セル用帯域として決定された場合には、ステップＳ１０９において、小出力基地局２００は、当該小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄに対して、システム帯域のリソースブロックを割り当てる。

（３）作用・効果
本実施形態における無線通信システム１では、大出力基地局１００は、当該大出力基地局１００に接続する無線端末３００ａ、３００ｂ、３００ｃのうち、小セルＰＣ１に与える干渉量が第１の所定値以上であるとみなされる無線端末３００ａを特定した場合、当該特定した無線端末３００ａが使用する周波数帯域である大セル強干渉用帯域を決定し、小出力基地局２００へ通知する。

小出力基地局２００は、無線端末３００ａが小セルＰＣ１に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合に、小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域を、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域に決定してスケジューリングを行う。従って、小出力基地局２００は、強い干渉を回避する制御を行うことが可能となる。

また、大出力基地局１００は、大セル強干渉用帯域と小セル強干渉用帯域とを決定する際に、システム帯域に対する、大セル強干渉用帯域の比率が、大出力基地局１００に接続する無線端末の数に対する、強干渉大セル端末の数の比率と一致するようにする。一般に、無線端末の数が多いほど、当該無線端末が使用する周波数帯域は多く必要となる。このことに鑑み、上述した比率に応じて、大セル強干渉用帯域が決定されることで、周波数帯域の効率的な使用が可能となる。

（４）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、小出力基地局２００は、無線端末３００ａが小セルＰＣ１に与える干渉を回避する必要がある場合に、大セル強干渉用帯域以外の周波数帯域を、小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域として決定した。しかし、他の手法によって、小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域が決定されてもよい。

具体的には、干渉回避が必要である場合、使用帯域決定部２１４は、小出力基地局２００に接続する無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在するか、外側領域に存在するかを判定する。ここで、使用帯域決定部２１４は、予め想定される無線端末３００ｄの送信電力密度と、当該無線端末３００ｄからの無線信号の小出力基地局２００における受信電力密度との差である伝搬損失を算出する。次に、使用帯域決定部２１４は、算出した伝搬損失が第５の所定値未満である場合には、無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在すると判定し、算出した伝搬損失が第１の所定値以上である場合には、無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の外側領域に存在すると判定する。

更に、無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在する場合には、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉帯域を無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域として決定する。一方、無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在する場合には、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉帯域を無線端末３００ｄが使用不可能な周波数帯域として決定する。

無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在する場合には、無線端末３００ａが与える干渉が、小出力基地局２００と無線端末３００ｄとの間の通信に及ぼす影響は小さいと考えられる。このため、上述のように、無線端末３００ｄが小セルＰＣ１内の内側領域に存在する場合には、大セル強干渉帯域を無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域として決定することで、周波数帯域の効率的な使用が可能となる。

また、大セル強干渉帯域を、小セルＰＣ１内の内側領域に存在する無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域として決定した場合、使用帯域決定部２１４は、更に、無線端末３００ｄの送信電力密度を上げる制御を行うようにしてもよい。この場合、使用帯域決定部２１４は、無線通信部２０４，アンテナ２０５ａ及び２０５ｂを介して、無線端末３００ｄに対して、送信電力密度を上げる指示を示す指示情報を送信する。

あるいは、大セル強干渉帯域を、小セルＰＣ１内の内側領域に存在する無線端末３００ｄが使用可能な周波数帯域として決定した場合であって、且つ、無線端末３００ｄの送信電力が最大値に達していない場合には、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉帯域の無線リソースを無線端末３００ｄに使用させる制御を行う。この場合、使用帯域決定部２１４は、無線端末３００ｄの送信電力を仮計算して、当該無線端末３００ｄの送信電力が最大値以下であるか否かを判定する。次に、無線端末３００ｄの送信電力が最大値以下である場合には、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉帯域の無線リソースを無線端末３００ｄの割り当て対象として決定する。更に、使用帯域決定部２１４は、決定した無線リソースの情報を、無線通信部２０４、アンテナ２０５ａ及び２０５ｂを介して、無線端末３００ｄに対して送信する。

また、小出力基地局２００において、使用帯域決定部２１４は、大セル強干渉用帯域を使用可能とする場合には、無線端末３００ｄが当該大セル強干渉用帯域を使用して通信を行う際の送信電力密度を基準値よりも大きくするようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、大出力基地局１００が、マクロセルを形成するマクロセル基地局であり、小出力基地局２００が、ピコセルを形成するピコセル基地局である場合について説明したが、大出力基地局１００と小出力基地局２００は、これらに限定されず、小出力基地局２００の送信出力が大出力基地局１００よりも小さく、その結果小セルが大セルよりも小さいという関係にあればよい。例えば、大出力基地局１００が、マクロセルを形成するマクロセル基地局である場合には、小出力基地局２００は、マイクロセルあるいはフェムトセルを形成する基地局とすることができる。また、大出力基地局１００が、マイクロセルを形成するマイクロセル基地局である場合には、小出力基地局２００は、ピコセルあるいはフェムトを形成する基地局とすることができる。更には、大出力基地局１００が、ピコセルを形成するピコセル基地局である場合には、小出力基地局２００は、フェムトを形成する基地局とすることができる。

また、上述した実施形態では、無線通信システム１０は、LTE Release 9やLTE-Advancedに基づく構成であったが、他の通信規格に基づく構成であってもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。従って、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の無線通信システム、大出力基地局、小出力基地局及び通信制御方法は、大出力基地局と小出力基地局が混在する環境下において、干渉を適切に低減することが可能であり、無線通信システム等として有用である。

１…無線通信システム、１００…大出力基地局、１０２…制御部、１０４…無線通信部、１０５ａ、１０５ｂ…アンテナ部、１０６…有線通信部、１１３…特定部、１１４…使用帯域決定部、１１６…スケジューリング部、２００…小出力基地局、２０２…制御部、２０４…無線通信部、２０５ａ、２０５ｂ…アンテナ部、２１４…使用帯域決定部、２１６…スケジューリング部、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ…無線端末

Claims (11)

1. 第１セルを形成する第１の基地局と、前記第１の基地局よりも送信出力が小さく、前記第１セルよりも小さい第２セルを形成する第２の基地局とを備え、前記第２の基地局が前記第１セル内に設置される無線通信システムであって、
   前記第１の基地局は、
   自第１の基地局に接続する第１の無線端末のうち、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末を特定し、自第１の基地局で使用する周波数帯域のうち前記特定された第１の無線端末が使用する周波数帯域を示す通知を前記第２の基地局へ送信する第１の制御部を備え、
   前記第２の基地局は、
   前記第１の基地局からの通知に基づいて、自第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の通信を制御する第２の制御部を備える無線通信システム。
2. 前記第１の制御部は、自第１の基地局に接続する第１の無線端末の送信電力密度と、自第１の基地局に接続する第１の無線端末と前記第２の基地局との間の伝搬損失とに基づいて、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末を特定する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１の制御部は、自第１の基地局に接続する第１の無線端末の位置と、前記第２の基地局の位置とに基づいて、前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末を特定する請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記第２の制御部は、前記第１の基地局に接続する第１の無線端末が、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合に、前記通知で示される前記周波数帯域以外の帯域を、自第２の基地局に接続する第２の無線端末が使用可能な周波数帯域とする請求項１乃至３の何れかに記載の無線通信システム。
5. 前記第２の制御部は、前記第１の基地局に接続する第１の無線端末が、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉を考慮した制御を行うことが適切である場合に、自第２の基地局に接続する第２の無線端末のうち、前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とし、前記第２セル内の外側領域に存在する第２の無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用不可能とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
6. 前記第２の制御部は、前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とする場合、前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末の送信電力密度を上げる制御を行う請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記第２の制御部は、前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末に対して、前記通知で示される前記周波数帯域を使用可能とする場合であって、且つ、前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末の送信電力が最大値以下の場合には、前記通知で示される前記周波数帯域の無線リソースを前記第２セル内の内側領域に存在する第２の無線端末に使用させる制御を行う請求項５又は６に記載の無線通信システム。
8. 前記第１の制御部は、使用可能な全ての周波数帯域に対する、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末が使用する周波数帯域の比率を、自第１の基地局に接続する第１の無線端末の数に対する、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末の数の比率と一致させる請求項１乃至７の何れかに記載の無線通信システム。
9. 第１セルを形成し、前記第１セル内に前記第１セルよりも小さい第２セルを形成する第２の基地局が設置される第１の基地局であって、
   自第１の基地局に接続する第１の無線端末のうち、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末を特定し、自第１の基地局で使用する周波数帯域のうち前記特定された第１の無線端末が使用する周波数帯域を示す通知を前記第２の基地局へ送信する第１の制御部を備える第１の基地局。
10. 第２セルを形成し、第１の基地局によって形成され、前記第２セルよりも大きい第１セル内に設置される第２の基地局であって、
    前記第１の基地局に接続する第１の無線端末のうち、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末が前記第１の基地局で使用する周波数帯域の中で使用する周波数帯域を示す、前記第１の基地局からの通知に基づいて、自第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の通信を制御する第２の制御部を備える第２の基地局。
11. 第１セルを形成する第１の基地局と、前記第１の基地局よりも送信出力が小さく、前記第１セルよりも小さい第２セルを形成する第２の基地局とを備え、前記第２の基地局が前記第１セル内に設置される無線通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記第１の基地局が、自第１の基地局に接続する第１の無線端末のうち、前記第２の基地局と前記第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の上り方向の通信に与える干渉量が所定値以上であるとみなされる第１の無線端末を特定するステップと、
    前記第１の基地局が、自第１の基地局で使用する周波数帯域のうち、前記特定された第１の無線端末が使用する周波数帯域を示す通知を前記第２の基地局へ送信するステップと、
    前記第２の基地局が、前記第１の基地局からの通知に基づいて、自第２の基地局に接続する第２の無線端末との間の通信を制御するステップと、
    を備える通信制御方法。

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