JP2010103753A - 基地局及び基地局の自律制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
隣接するフェルトセル基地局間の干渉電力を回避し、最適化する基地局の自律制御の構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
自律的に通信条件を変更する機能を有する基地局は、周辺基地局が送信している下り送信チャネルの通信品質である干渉電力をサブバンドと呼ばれる帯域を細分化した単位で測定する下り干渉測定部１１０と、この下り干渉測定部でサブバンド毎に算出された周辺基地局の干渉電力に基づいて、周辺基地局との干渉を最小化するよう、FFR(Fractional Frequency Reuse)を用いて通信条件を制御するFFR決定処理部１１１を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信システムの基地局に関し、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：以下、OFDMAと略す）方式を使用するセルラ無線通信システムの基地局および、この基地局における無線信号の基地局間干渉を低減するための自律的周波数選択技術に関する。

無線データ通信の普及に伴い、サービスエリア拡大のための無線基地局の設置が進んでいる。さらなるサービスエリア拡大のためにビルなどの屋内や地下のような電波が届きにくい場所、無線基地局からの距離が離れている場所(いわゆるセルエッジ)における通信品質の確保が検討されている。そのための有効な手段として、リピータ、フェムトセル基地局などのマクロセル基地局の補完的な役割をもった基地局の設置が注目されている。

図１は、マクロセル基地局２０１、モバイルネットワーク２０２、端末２０３およびフェムトセル基地局２０４の接続関係の概略を示す図である。無線基地局はセルというエリアカバーの概念を用いて配置を決定する。図１では一般的な携帯電話網で採用されているマクロセルを用いたモデルを想定した図である。マクロセルの不感地帯を補完する目的でフェムトセル基地局２０４が配置される。フェムトセル基地局２０４の接続の詳細を図２に示す。

図２に示すように、各フェムトセル基地局２０４は、一般インターネットサービスプロバイダ(Internet Services Provider：ISP)回線を用いてインターネット経由でモバイルネットワーク２０２へ接続される。端末は近くにフェムトセル基地局２０４が有るとき、マクロセル基地局２０１からフェムトセル基地局２０４へ接続を切り替える。これによりオペレータの観点では、マクロセル基地局で扱うトラフィックをフェムトセル基地局２０４に流す事によりマクロセル基地局２０１をより効率的に運用する事が出来る。ユーザの観点では、大人数でシェアするマクロセル基地局２０１につなぐよりも、少人数でシェアするフェムトセル基地局２０４に接続する方がより高品質な通信が期待できる。

フェムトセル基地局は普及の観点から、ユーザがフェムトセル基地局を購入して、自宅に持ち帰ってセットアップする事が想定される。この時、システムパラメータをユーザが自身で設定する事は難解であるため、フェムトセル基地局にシステムパラメータを自動的に設定する仕組が必要不可欠である。また、多数のユーザがフェムトセル基地局を購入し、追加していくにつれて一度設定して最適化したシステムパラメータの最適性が崩れていく事も想定される。この観点からも、自律的にシステムパラメータを再チューニングする仕組が必要となる。このような自律的にパラメータをチューニングする仕組は自己組織型ネットワーク（Self Optimization Network：SON)と呼ばれ、携帯事業者がマクロセル基地局を配置する際の補助機能としても注目されており、標準化団体第３世代標準化プロジェクト(3rd Generation Partnership Project：3GPP)においてSONに関する国際標準化の議論が進められている(非特許文献１参照)。

一方、OFDMAを採用した無線基地局にとって隣接セルからの電波干渉は致命的となる事が知られている。符号分割多重接続(Code Division Multiple Access：CDMA)を用いた無線システムに比べてOFDMAを用いた無線システムでは隣接セルからの干渉電力レベルが大きく見えると言う点でセル設計の難易度が高い。特にセルエッジ(セルの端)においては、隣接セルからの干渉電力レベルと自セルからの所望信号レベルが拮抗した値になり、チャネル品質を表す指標である信号対雑音干渉電力比（Signal to Interference and Noise power Ratio：SINR)の劣化という形で顕著に現れる。このため、隣接セル間同士で、高電力で無線信号を送信できる周波数帯を分けて、その周波数帯を使用してセルエッジをカバーする技術、エフエフアール(Fractional Frequency Reuse：FFR)の採用が効果的で有る事が知られている。

図５を用いてFFRの概念を説明する。FFRを用いない場合（図５上段に示すNon-FFR）、全帯域f0で等電力送信し、セルセンタ(基地局近傍)とセルエッジで分け隔てなくスケジューリングできるが、セルエッジにおいて隣接セル間で大きな干渉が発生してしまう。そこで、周波数帯域を分割して出力できる電力を調節し、その組合せ(図５下段に示すf1〜f3)を調節する事により（同中段に示すFFR）、隣接セル間の干渉をセルエッジでも抑制できる。

３GPP TS３２．５００、Vol.3.1(2008-7)、[２００８年９月２２日検索]、インターネット＜URL: http://www.3gpp.org/FTP/Specs/archive/32%5Fseries/32.500/＞

このような隣接セル同士との周波数および電力割当の取決めが重要となるOFDMA採用システムにおいて問題となるのが、一般ユーザが自分でフェムトセル基地局追加する場合である。隣接基地局への干渉電力を出さない、もしくは隣接基地局からの干渉電力を回避するようなシステムパラメータの設定を一般ユーザが行う事は非常に困難である。設定が失敗した場合、周りのユーザに対しても干渉電力を出してしまう事になり、フェムトセル基地局の意義が失われてしまう。

また、無線事業者がセル設計を行ってマクロセル基地局を設置する場合においても、他セルからの干渉をより緻密に管理する必要が有る。新規に基地局を設置する場合に、以前からあった基地局への影響が回避できない場合、両者を再セッティングするコストが発生する。

本発明の課題は、他セル間の干渉を自律的に最適化することが可能な基地局の構成、及びその自律制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、基地局自身に隣接セルからの干渉電力を測定する機能を設ける。隣接セルが使用しているFFRのパタンを認識し、隣接セルがセルエッジをカバーする為に使用している高電力の周波数帯域を回避する。具体的には、自セルのセルエッジをカバーする周波数帯域を隣接セルのセルエッジカバー用の周波数帯域と重複しないように設定する。隣接セルからの干渉電力が大きい周波数帯域は、可能な限り自セルのセルセンタにのみ届くような微弱電力に設定する。

すなわち、本発明においては、上記課題を解決するため、自律的に通信条件を変更する機能を有する基地局であって、周辺基地局が送信している下り送信チャネルの通信品質をサブバンド単位で測定する下り干渉測定部と、下り干渉測定部でサブバンド毎に算出された周辺基地局の通信品質に基づいて、周辺基地局との干渉を最小化するよう、FFRを用いて通信条件を制御するFFR決定処理部とを備える構成の基地局を提供する。

また、本発明においては、上記の課題を解決するため、自律的に通信条件を変更する機能を有する基地局の自律制御方法であって、基地局が、周辺基地局が送信している下り送信チャネルの通信品質をサブバンド単位で算出し、サブバンド毎に算出された周辺基地局の通信品質に基づいて、周辺基地局との干渉を最小化するよう、FFRを用いて通信条件を制御する自律制御方法を提供する。

本発明によれば、後から追加または再調整する基地局が周辺基地局の電波状況を把握し、干渉が最小となるようにシステムパラメータを設定し、FFR割当方法を自律的に変更出来る。結果として設置の容易性及びメンテナンスの簡易性で有利となる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

図３から図１２A、Bを用いて第１の実施例を説明する。

図３は第１の実施例の全体処理を説明する図である。図３において、自律FFRの起動を判定するステップ１０１１があり、ここでトリガが検出された場合には、干渉を測定するための前プロセスを実施する(ステップ１０１２)。例えば 周波数分割複信(Frequency Division Duplex：FDD)採用のシステムならば、周辺基地局の下り送信電力以外が観測できない状態を作る。自基地局の下り送信を完全に止めても良いし、間欠的な通信へ切り替えて下り送信の合間に測定しても良い。時分割複信(Time Division Duplex：TDD)採用のシステムは上りリンク、下りリンクで同一周波数帯を利用し、時間で区切って上下リンクを分割する。このため自基地局が下り送信していない区間であれば周辺基地局の下り送信電力を観測できる。FDDのときと同様に下り送信を止めても良いし、上り下りの送信タイミングを周辺基地局と逆にする事で、周辺基地局の下り送信電力を観測する事も出来る。しかし、フェムトセル基地局間に限定するならば、基地局間同期が取れていない可能性が有るため自基地局の下り送信を完全に止めた上で測定した方が精度は良い。

以上のような干渉測定前ステップ１０１２を実施した後、周辺基地局が送信している下り信号電力を測定する(ステップ１０１３)。周辺基地局が送信している下り信号電力は、自局にとっては干渉電力であり、干渉電力が大きい周波数帯域は周辺基地局がセルエッジをカバーする為に大電力で送信している周波数である事が想定される。FFR割当決定処理１０１４では、周辺基地局とお互いに干渉を受けにくいように自局のセルエッジをカバーする為の高電力周波数帯域を決定する。あるいは、装置が初めて起動する時には送信を始める前にステップ１０１３および１０１４を実施する。

図１８は一般的な基地局の構成図である。本実施例の構成は主にBB(Base Band)部７０３における処理に特徴がある。アンテナ７０１はRF（Radio Frequency）部７０２と接続される。RF部７０２はBB部７０３と接続され、受信時にはアンテナ７０１から受信したRF信号をフィルタリングし、周波数変換し、ベースバンドOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を出力する。また、送信時にはベースバンド信号をRF信号に変換し、変換されたＲＦ信号をアンテナ７０１に出力する。BB部７０３は、ベースバンド信号の
変復調処理を施しビット列との変換を実施し、ビット列に信号処理(符号化、復号化)を加える。

DSP(Digital Signal Processor)部７０４はBB部７０３と接続され、BB部７０３から抽出されるビット列、あるいはBB部７０３へ渡すビット列を出力する役割を持つ。また、DSP部７０４は、プログラムによりBB部７０３での信号処理よりも柔軟な処理を実施する事が出来るため、スケジューラの主機能を有する。また、上記のビット列は、NW(Network)からNW I/F部７０５を介して得られ、データ信号や制御信号を含む。NW I/F（Network Interface）部７０５はBB部に渡すビット列の元となるデータと制御信号をインタフェースする役割を持ち、ネットワークに出て行くためのプロトコル変換等の処理を担当する。MPU（Micro Processing Unit）７０６は、基地局の制御部の役割と、各接続部位をサポートする役割を持ち、それらの一部機能をサポートする。例えば、MPU７０６はユーザが出した制御命令をハードウェアに伝達する役割を担う。メモリ（Memory）７０７は各部位にて生成した情報を格納する。

図４は本実施例の基地局の無線送受信部の機能構成を示すブロック図である。上述した基地局の動作を実現する為に各ブロックが行う処理について詳述する。

図４に示す無線基地局の無線送受信部は、アンテナ１０１に接続された、上述のRF部７０２に対応するフロントエンド部１０２と、フロントエンド部１０２に接続された復調部１０３及び下り干渉測定部１１０、復調部１０３に接続されたタイミング情報生成部１０７、受信品質(Channel Quality Indicator：CQI)演算部１０５、復号処理部１１２及び下りスケジューラ１０６と、下り干渉測定部１１０に接続されたFFR決定処理部１１１と、CQI演算部１０５に接続された送信電力制御(Transmission Power Control：TPC)情報生成部１０４及び上りスケジューラ１０８と、タイミング情報生成部１０７、FFR決定処理部１１１、ＴＰＣ情報生成部１０４、上りスケジューラ１０８及び下りスケジューラ１０６に接続された変調部１０９とを備える。下りスケジューラ１０６及び上りスケジューラ１０８の機能は、図１８のDSP部７０４が実行し、他の機能ブロックは、図１８のBB部７０３が実現する。

BB部７０３は、DSP部７０４、MPU７０６、メモリ７０７のサポートや利用を図ることにより、上述した各機能ブロックの処理を実行する。BB部７０３の各機能ブロックの内、復調部１０３、変調部１０９、復号処理部１１２はハードウェアで構成される。更に、TPC情報生成部１０４、CQI演算部１０５、タイミング情報生成部１０７、下り干渉測定部１１０、FFR決定処理部１１１の各機能はハードウェア処理で一意に動けるので、ハードウェアで造り込む。但し、近年のDSPの高速化によりDSP７０４で代行が可能である。スケジューラ１０６，１０８は、柔軟な処理が必要となり、ハードウェアでの作りこみが困難である為、好適にはDSP７０４で実装する。

さて、フロントエンド部１０２は、上述したとおりアンテナ１０１から受信したRF信号をフィルタリングし、周波数変換し、ベースバンドOFDM信号を出力する。出力されたベースバンドOFDM信号は、復調部１０３に入力される。また、フロントエンド部１０２は、変調部１０９から入力された下りベースバンドOFDM信号をRF信号に変換し、変換されたRF信号を電力増幅して、アンテナ１０１に出力する。

BB部７０３の復調部１０３は、フロントエンド部１０２から入力されたベースバンドOFDM信号からデータビット列を復調し、各移動局２０３から送信された上り信号を復号処理部１１２へ出力する。また、復調部１０３は、復調されたデータビット列から下り信号品質情報を検出し、下りスケジューラ１０６へ検出された信号品質情報を出力する。また、復調部１０３は、復調の為の参照信号であるパイロット信号を抽出し、タイミング情報生成部１０７及びCQI演算部１０５へ抽出されたパイロット信号を出力する。

TPC情報生成部１０４は、CQI演算部１０５からチャネル品質情報（CQI）が入力されると、目標のチャネル品質に近づけるための電力制御情報を生成し、変調部１０９へ生成された電力制御情報を出力する。

CQI演算部１０５は、復調部１０３からパイロット信号が入力されるとチャネル品質情報（CQI）を生成し、生成されたチャネル品質情報（CQI）をTPC情報生成部１０４及び上りスケジューラ１０８へ出力する。

下りスケジューラ１０６は、復調部から下り信号品質情報が入力されると一定の誤り率特性を確保するような変調符号化方式（Modulation and Coding Scheme：MSC）及びチャネルリソース（周波数及び時間のセグメント）の割り当てを決定し、これらをまとめて下りリソース割り当て情報として変調部１０９へ出力する。また復号処理部１１２より入力される再送要求信号も、下りリソース割当のアルゴリズムの一指標として使用する。

タイミング情報生成部１０７は、復調部１０３から入力されたパイロット信号に基づいてタイミングのずれを検出し、検出されたタイミングずれを補正するための制御情報を生成し、生成された制御情報を変調部１０９へ出力する。

上りスケジューラ１０８は、CQI演算部１０５からチャネル品質情報（CQI）が入力されると、各移動局２０３が一定の誤り率特性を確保できる変調符号化方式（MCS）とチャネルリソースの割り当てを決定し、これらをまとめて上りリソース割り当て情報として変調部１０９へ出力する。なお、上りスケジューラ１０８は、チャネルリソースの割り当て結果を保持する。

変調符号化方式（MCS）は、移動局２０３の通信環境に応じて、グレードと呼ばれる単位で、通信速度（具体的には、変調方式及び符号化方法）を定めるために用いられる。MCSのグレードが高いほど、通信速度は速くなり、移動局２０３との通信環境が良好な場合に用いられる。

変調部１０９は、基地局２０１の上位制御部から出力される下りデータと、タイミング情報生成部１０７、ＴＰＣ情報生成部１０４、下りスケジューラ１０６、及び上りスケジューラ１０８から出力された各制御信号を多重化し、下りベースバンドOFDM信号として、RF部７０２であるフロントエンド部１０２に出力する。データ信号及び制御信号はそれぞれ同周波数チャネルで時分割多重、またはそれぞれに周波数チャネルを設けて周波数分割多重する。また、FFR決定処理部１１１より入力される、FFR割当情報に従って、各周波数帯の電力についてフロントエンド部１０２に出力する。

復号処理部１１２は、復調部１０３より入力される各移動局２０３からの上り信号を復号し、基地局２０１の上位制御部にデータビット列を転送する。ここでいう上位制御部とは図１８に示すNW I/F部７０５と、DSP部７０４、MPU部７０６を一部含む部分を意味する。また、各移動局宛の下りデータ信号が正しく受信されたかを表す指標であるACK/NAK情報を含む上り制御信号を復号し、NAKが検出された場合には、下りスケジューラ１０６に対して、再送要求信号を出力する。また、復号処理部１１２は、NAK信号検出回数を統計する機能を有し図７に従うアルゴリズムで通信品質劣化検出信号を生成する。補足すると、NAK信号検出回数の統計処理は、上述の通り復号処理部１１２の一部としてハードウェア的に処理してもよいし、下りスケジューラ１０６の一部機能としてDSP７０４を用いたソフトウェア的な処理として実現してもよい。

一例として復号処理部１１２で実行される、図７の通信品質劣化検出のアルゴリズムについて説明する。まず、復号処理部１１２は、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)の再送回数または下りデータ信号のNAK検出回数を一定区間毎に統計取得し、メモリ７０７に蓄えておく(ステップ１００１)。統計取得したデータに基づいて、過去の統計に比べて再送回数が極端に増加しているか、予め設定された閾値を超えているかどうかを判定する(ステップ１００２)。判定条件がYesとなった時、通信品質劣化検出信号を下り干渉測定部１１０に対して出力し、自律FFR起動トリガをかける(ステップ１００３)。

下り干渉測定部１１０は、復号処理部１１２より通信品質劣化検出信号が入力、即ち自律FFR起動トリガされた時および装置電源立ち上げ時に、フロントエンド部１０２に対して、下り送信停止信号を出力する。これにより、フロントエンド部１０２は周辺基地局からの下り信号を受信できる状態になる。フロントエンド部１０２は、下り送信停止信号が入力されると、受信した周辺基地局からの干渉信号を下り干渉測定部１１０に対して出力する。下り干渉測定部１１０は、干渉信号が入力されるとサブバンドセット単位で下り干渉電力を算出し、算出結果をFFR決定処理部１１１に対して出力する。

下り干渉測定部１１０の詳細動作を図６に従い説明する。この下り干渉測定部１１０は、自律FFR起動トリガが掛かった時及び装置電源立ち上げと同時に動作を開始する。まず、下り送信に割り当てられた全帯域を、サブバンドおよびその組み合わせであるサブバンドセットと呼ばれる部分集合に分割して下り干渉電力を測定する(ステップ１０２１)。サブバンドの概念を図８に示す。同図において、８１がサブバンド(Subband)、８２がサブバンドセット(Subband set)、８３が全帯域幅を示す。これらは全てOFDMサブキャリヤ(3GPPではResource Element：REとよぶ)の1個以上の集合単位である。

本実施例においてはサブバンドセット８２はFFR単位となる。全帯域幅８３が１０MHzのワイドバンドの場合、例えば3GPPの標準に準拠するとすれば、サブバンド８１をResource Block(RB：REの集合の呼称)と等価に扱う事を想定すし、１５KHz間隔のRE１２個の組合せて１８０KHzとする。サブバンドセット８２は、図８ではサブバンド８１を３つ組み合わせて、５４０KHzである。図８では中間を省略したが、サブバンドを５０個組み合わせることでワイドバンド１０MHzを構成している。サブバンドセット毎に測定した干渉電力の値が、予め規定した閾値との大小判定を行う(ステップ１０２２)。閾値を超えたサブバンドセットの数が0の場合、フラグ（flag）1を立てて（on）からサブバンドセット毎の干渉電力をFFR決定処理部１１１へ出力し、閾値を超えたサブバンドセットの数が0でない場合、フラグ（flag）2を立てて(on)からサブバンドセット毎の下り干渉電力をFFR決定処理部１１１へ出力する(ステップ１０２５)。

FFR決定処理部１１１では、サブバンドセット単位で測定された電力を順位付けし、次に説明する一定のアルゴリズムにしたがって高電力で出力する周波数帯を決定し、FFR割当情報を変調部１０９に通知し、フロントエンド部１０２で送信する電力を設定させる。また、下りスケジューラ１０６に対してもFFR割当情報を通知する。

FFR決定処理部１１１がFFR割当情報を決定するアルゴリズムを、図１０と図１１を用いて説明する。本実施例においてFFR割当単位は、図８に示したサブバンドセットで実現する事を想定する。下り干渉測定部１１０で図６のステップ１０２５でflag1がonとなった場合、周辺に干渉する基地局が居ないと判断できるため、FFR割当に制約が無いと判断し、自由にFFR割当を決めてよい。すなわち、FFRを行わない、予め設定されているパタンを使用、もしくは次に説明するflag2がonの時と同様の処理を行う。

一方、ステップ１０２５において、flag2がonとなった場合、干渉電力が閾値を超える事を持って周辺に干渉する基地局があると判断し、FFR決定処理部１１１は、次のアルゴリズムに従ってFFRの割当を決定する。図１０に示すように、まず、下り干渉測定部１１０からサブバンド毎の干渉電力が入力されると、FFR決定処理部１１１は、各サブバンドの干渉電力の大きい順に順位付けを行う(ステップ２００１)。その後、セルエッジに干渉電力の弱い周波数、セルセンタに干渉電力の強い周波数が割り当てられるように周波数割当を行う。具体的には、干渉電力の大きい順にセルセンタから順番に周波数帯域を割り当てる(ステップ２００２)。もしくは、図１１に示すように、FFR決定処理部１１１は、干渉電力の小さい順にセルエッジから順番に周波数帯域を割り当てる(ステップ２００３)。

下りスケジューラ１０６は、FFR割当情報が通知されると高電力が使用できる周波数に、セルエッジユーザを優先的に割り当てるなど、FFR割当情報を下り無線リソースの割当アルゴリズムを行うための指標として取り扱い、決定した下り無線リソース割当情報を変調部１０９に出力する。

以上説明した本実施例の無線送受信部を有する基地局の構成により、自律的にFFRを設定する機能を提供できる。即ち、各基地局は、自局の下り送信を停止する処理を行い、周辺基地局が送信している下り信号電力を測定、周辺基地局とお互いに干渉を受けにくいように、自局のセルエッジをカバーする為の高電力周波数帯域を決定できる。

続いて、本実施例を用いてFFRを行った時の動作について図９A、９Bを用いて説明する。図９A、９Bは、セルエッジに干渉電力の弱い周波数、セルセンタに干渉電力の強い周波数が割り当てられるように周波数割当を行った場合の周波数割当の例を示す図である。図９Aに示すように、ある基地局が2つの周辺基地局が動作している所へ新規に追加される事を想定する。この基地局は下り干渉電力測定により、f1およびf3の2つの帯域において、強い干渉電力が到来している事を検出する。f3からの干渉が最も強く、f1、f2の順に干渉電力が強い事を認識した時、図９Bに示すように、追加される基地局に対し、そのセルセンタから順にf3、f1、f2の順にFFRを行う。

また、図１２A、１２Bを用いて、干渉電力の小さい順にセルエッジから順番に周波数帯域を割り当てる場合の動作の例を示す。図９A、９Bの例と異なる点は、必ず全帯域を使い切る場合とそうでない場合に生じる。図１２Bのケースでは、干渉電力が強い順にf4、f1、f3、f2を検出した時、干渉の小さい順すなわち、f2、f3、f1の順に外側から割り当て、干渉電力が最も強いf4については割り当てを行わない。

次に第二の実施例について説明する。

第一の実施例では、ごく至近距離に隣接基地局が有る場合に、FFR割当を工夫しても大きな干渉が発生してしまう可能性が有る。よって、第二の実施例では、全帯域に渡って干渉が大きい場合に、使用しない周波数帯を設ける事によって干渉が発生しない周波数帯を作り出して、隣接基地局と自基地局のFFRパタンを調整する手段を提供する。

具体的には、第一の実施例記載の基地局のFFR決定処理部１１１のアルゴリズムを一部変更する事で第二の実施例を構成する。なお、本実施例の説明においては、FFR決定処理部には符号１１１−Aを振ることとする。図１３を用いて第二の実施例におけるFFR決定処理部１１１−Aのアルゴリズムを説明する。

まず、図４の下り干渉測定部１１０からサブバンド毎の干渉電力が入力されると、各サブバンドセットの干渉電力の大きい順に順位付けを行う(ステップ２００１)。その後、干渉電力の大きい上位M個（Mは１以上の自然数）のサブバンドセットかどうかを判定する処理を実施し(ステップ２００４)、上位M個のサブバンドセットで有る事が判定されると、未使用周波数に設定する(ステップ２００６)。それ以外のサブバンドセットで有る場合、干渉電力の小さい周波数帯域から順番にセルエッジに割り当てる(ステップ２００５)。干渉電力の上位M個の定め方は、現在接続中のユーザ数などに応じて定めると良い。

次に、図１４A、１４Bを用いて、第二の実施例を用いた時の具体的なFFR割り当てについて説明する。図１４Aに示すように、ある基地局が2つの周辺基地局が動作している所へ新規に追加される事を想定する。この基地局は下り干渉電力測定により干渉電力が強い順にf4、f1、f3、f2を検出する。このとき、上位M個(ここではM=2)は割当をスキップする処理を実施し、図１４Bに示すように、f4とf1は割当を行わずに、f2、f3の順に外側から割り当てる。

このように割当を行わないM個の個数を調整することによって、干渉の発生する周波数帯を限定できる。新規追加基地局が設置される前から動いていた基地局が、新規追加基地局からの干渉電力によって、同様に本実施例の自律FFR設定処理を実施することになった場合に、新規追加基地局が高電力で送信している周波数帯を空けるように動作させる事が出来る為、お互いに干渉が生じない周波数帯の確保が実現できる。M個の調整方法は、例えば未使用周波数帯域を１つずつ設けて干渉が厳しい場合には増やしていく漸増方式等が考えられる。

第一、第二の実施例に記載の基地局において、下り干渉測定部１１０を拡張した機能をもって第３の実施例を構成する。なお、説明上、本実施例においては、下り干渉測定部には符号１１０−Aを振る。

図１５を用いて、実施例３の下り干渉測定部１１０−Aのアルゴリズムを説明する。まず予め設定されたサブバンド数で構成されるサブバンドセット毎の干渉電力を測定する(ステップ１０２１)。サブバンドセット毎の干渉電力と閾値の比較判定を実施(ステップ１０２６)し、閾値を超えるサブバンドセットの個数をカウントし、0個の場合はflag1をonにする。1個以上N個未満の時はflag2をonにして終了する。閾値を超えるサブバンドの個数がN個以上の場合、サブバンドセット細分化処理へ進む。サブバンドセットの細分化すなわちサブバンドの組合せ個数が可能で有るかどうかを判断し(ステップ１０２３)、可能であればサブバンドセットの粒度を細かくする処理を実施する(ステップ１０２４)。サブバンドセットの粒度が細かく出来ない場合には、flag2をonにして終了する。閾値を超えたサブバンドセット個数の判定値Nは細かくしたサブバンドセットの粒度と連動して調整する（ステップ１０２７）。ひとつの方法として、総サブバンド数の割合と連動させる手段を提供する。例えば分割する事によってサブバンド数が2倍になったとすると、閾値の判定値Nの値も連動させて2倍にする。これにより閾値判定の基準を変更することなく、閾値判定処理を実施する事が出来る。単純にサブバンド数と倍率を同じくするのではなく、比例係数Kを持たせて閾値Nの値に若干の調節を加えてもよい。

上記のアルゴリズムによってサブバンドを細かくする事で、制御の粒度が細かくできる。ただし、リソース割当スケジューリングの自由度が下がってしまう事に留意する。なぜならば、等電力で出力して良い周波数帯域幅が狭くなるためである。

図１６A、１６B、及び図１７を用いて、第三の実施例におけるFFR設定の具体例を説明する。図１６Aに示すような周辺基地局の至近距離に、新規に基地局を追加する場合を想定する。サブバンドセットf1〜f4において、f2およびf3において干渉電力が大きい。このとき2/4の割合で干渉電力が大きいサブバンドセットが生じている事になる。第二の実施例のように干渉の大きいサブバンドセットを割り当てないようなFFR処理を実施すると、使用できない周波数帯域が全帯域に比して広い事が懸念される。よってサブバンドセットの構成方法を細分化、可変化することによってよりFFR割当処理の粒度を細かくして、周波数を無駄なく使う手段を提供する。例えば、図１６Bに示すように、3つのサブバンドでサブバンドセットを構成している所を、2つのサブバンドで構成した新たなサブバンドセットf5〜f10に分割(Split)して干渉電力を測定すると、2/6の割合で高干渉電力となる。このようにサブバンドセットを細かくすることで、干渉電力の閾値を超えるサブバンドセットの割合が確率的に減る事が期待できる。新たに構成されたサブバンドセットf5〜f10と、第二の実施例のように上位M個(例えばM=2)を未使用とした場合のFFR割当を図１７に示す。

本実施例によれば、最初からサブバンド単位で干渉電力を測定する事に比して、サブバンドセットの概念を用いて徐々にサブバンド数を減らしていくアプローチをとる事で、スケジューリングの自由度を落とす可能性を最小限にする事が出来る。

マクロセル基地局とフェムトセル基地局を説明する図である。 フェムトセル基地局とモバイルネットワークの接続を説明する図である。 第一の実施例の無線基地局における再設定時の動作を説明するための図である。 第一の実施例の無線基地局における初回設定時の動作を説明するための図である。 第一の実施例に係わる、基地局の要部の構成を示す図である。 FFRの概念を説明する図である。 第一の実施例に係わる、下り干渉測定部１１０の動作を説明する図である。 第一の実施例に係わる、復号処理部１１２において自律FFRの起動条件発生アルゴリズムを説明する図である。 第一の実施例に係わる、サブバンドとサブバンドセットの概念を説明する図である。 第一の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズム１を説明する図である。 第一の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズム１を説明する図である。 第一の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズムの一例を示す図である。 第一の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズムの他の例を示す図である。 第一の実施例におけるFFR割当てアルゴリズム２を説明する図である。 第一の実施例におけるFFR割当てアルゴリズム２を説明する図である。 第二の実施例におけるFFR割当てアルゴリズムを示す図である。 第二の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズムを説明する図である。 第二の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズムを説明する図である。 第三の実施例における下り干渉測定部１１０−Aの動作を説明する図である。 第三の実施例に係わる、サブバンドセットの細分化を説明する図である。 第三の実施例に係わる、サブバンドセットの細分化を説明する図である。 第三の実施例に係わる、FFR割当てアルゴリズムを説明する図である。 各実施例に係わる、基地局の全体構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０１…アンテナ
１０２…フロントエンド部
１０３…復調部
１０４…TPC情報生成部
１０５…CQI演算部
１０６…下り（データ信号割当）スケジューラ
１０７…タイミング情報生成部
１０８…上り（データ信号割当）スケジューラ
１０９…変調部
１１０…下り干渉測定部
１１１…FFR（周波数割当）決定処理部
１１２…復号処理部、及び下りデータ信号ACK/NAK判定部
２０１…マクロセル基地局
２０２…モバイルネットワーク
２０３…携帯端末
２０４…フェムトセル基地局
７０１…アンテナ
７０２…RF部
７０３…BB部
７０４…DSP部
７０５…NW I/F部
７０６…MPU
７０７…メモリ。

Claims (19)

1. 自律的に通信条件を変更する機能を有する基地局であって、
   周辺基地局が送信している下り送信チャネルの通信品質をサブバンド単位で測定する下り干渉測定部と、
   前記下り干渉測定部で前記サブバンド毎に算出された前記周辺基地局の前記通信品質に基づいて、前記周辺基地局との干渉を最小化するよう、FFR(Fractional Frequency Reuse)を用いて通信条件を制御するFFR決定処理部とを備える、
   ことを特徴とする基地局。
2. 前記下り干渉測定部は、前記通信品質としてサブバンド単位で前記周辺基地局からの干渉電力を測定し、
   前記FFR決定処理部は、前記干渉電力に基づき、前記サブバンドを最小割当単位として、前記サブバンドの組合せであるサブバンドセットにより前記FFRを実施する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、前記FFR決定処理部は、干渉の小さい前記サブバンドから順に高電力を割り当てる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、前記FFR決定処理部は、干渉の大きい前記サブバンドから順に小電力を割り当てる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
5. サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、前記FFR決定処理部は、干渉の大きい上位M個（Mは１以上の自然数）の前記サブバンドを未使用状態に設定した後、干渉の小さい前記サブバンドから順に高電力を割り当てる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
6. 前記サブバンド全ての前記干渉電力が閾値を超える場合に、前記FFR決定処理部は、最小割当単位である前記サブバンドをより細分化することに、より詳細に高電力を割当てる周波数を決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
7. 前記下り干渉測定部と前記FFR決定処理部は、装置立ち上げ時に自律的に前記通信条件を変更する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
8. 前記下り干渉測定部が前記通信品質の悪化を検出した際、前記下り干渉測定部と前記FFR決定処理部は、自律的に前記通信条件を変更する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
9. アンテナから受信したRF（Radio Frequency）信号からベースバンドOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を得るフロントエンド部と、
   前記ベースバンドOFDM信号から各移動局からの上り信号を復調する復調部と、
   前記上り信号から上りデータビット列と再送要求信号を生成する復号処理部とを更に備え、
   前記復号処理部は、前記下り送信チャネルにおけるデータ送信成功までの前記再送要求信号が一定数を超えた場合に、通信品質劣化検出信号を前記下り干渉測定部に送出する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の基地局。
10. 前記下り干渉測定部は前記通信品質劣化検出信号を受信した場合、前記サブバンド単位で前記周辺基地局からの干渉電力の測定を行う、
    ことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
11. 自律的に通信条件を変更する機能を有する基地局の自律制御方法であって、
    前記基地局は、周辺基地局が送信する下り送信チャネルの通信品質をサブバンド単位で算出し、
    前記サブバンド毎に算出された前記周辺基地局の前記通信品質に基づいて、前記周辺基地局との干渉を最小化するよう、FFRを用いて通信条件を制御する、
    ことを特徴とする基地局の自律制御方法。
12. 前記通信品質は前記サブバンド単位で測定した前記下り送信チャネルの干渉電力であり、
    前記サブバンドを最小割当単位として、前記サブバンドの組合せであるサブバンドセットにより前記FFRを実施する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の基地局の自律制御方法。
13. 前記サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、干渉の小さい前記サブバンドから順に高電力を割り当てる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の基地局の自律制御方法。
14. 前記サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、干渉の大きい前記サブバンドから順に小電力を割り当てる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の基地局の自律制御方法。
15. 前記サブバンド単位で測定した前記干渉電力が閾値を超える場合に、干渉の大きい上位M個（Mは１以上の自然数）の前記サブバンドを未使用状態に設定した後、干渉の小さい前記サブバンドから順に高電力を割り当てる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の基地局の自律制御方法。
16. 前記サブバンド全ての前記干渉電力が閾値を超える場合に、最小割当単位である前記サブバンドをより細分化することに、より詳細に高電力を割当てる周波数を決定する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の基地局の自律制御方法。
17. 前記基地局の装置立ち上げ時に自律的に前記通信条件を変更するよう制御する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の基地局の自律制御方法。
18. 前記通信品質の悪化を検出した際、自律的に前記通信条件を変更するよう制御する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の基地局の自律制御方法。
19. 前記通信品質の悪化を、前記下り送信チャネルにおけるデータの再送回数を取得し、データ送信成功に至るまでの前記再送回数が一定数を越えた場合として検出する、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の基地局の自律制御方法。

Images