JP2011097373A - 大セル基地局及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線リソースの使用効率の低下を抑制しつつ、小セル基地局が大セル基地局に接続された無線端末に与える干渉を適切に低減させる方法を提供する。
【解決手段】大セル基地局１００は、当該大セル基地局１００に接続している無線端末２００が小セル基地局３００ａ，３００ｂから受けている干渉が所定値以上である場合、当該干渉がないと仮定した場合における、無線端末２００に対するリソースブロックの割り当て適否の判断のための無干渉時ＰＦ評価値を予測する。更に、大セル基地局１００は、無干渉時ＰＦ評価値が所定値以上である場合には、リソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、小セル基地局３００ａ，３００ｂへ送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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セル基地局が設置されるとともに、無線端末が接続される大セル基地局、及び、当該大セル基地局における通信制御方法に関する。

現在運用されている第３世代及び第３．５世代無線通信システムよりも高速・大容量の通信を実現する次世代無線通信システムとして、無線通信システムの標準化団体である3GPPで標準化されているＬＴＥがある。ＬＴＥは3GPP Release 8として技術仕様が定まり、現在はRelease 8の機能改良版であるRelease 9、及び、ＬＴＥを高度化したLTE Advancedの検討が行われている。

また、ＬＴＥRelease 9では、半径数［ｍ］から十数［ｍ］程度の通信エリアであるセル（小セルと称される）を形成し、室内に設置可能な小型の基地局である小セル基地局（Home eNodeB）の詳細機能・要件について標準化が進められている。小セル基地局は、半径数百ｍ程度の通信エリアである大セル（大セル）を形成する大セル基地局（Macro eNodeB）のトラフィックを分散させることや、大セル内の不感地帯をカバーすることを目的として設置される。

このような無線通信システムにおいて、大セル基地局における無線端末に割り当て可能な無線リソースであるリソースブロックの周波数帯域と、小セル基地局における他の無線端末に割り当て可能な無線リソースであるリソースブロックの周波数帯域との一部又は全てが一致する場合、小セル基地局における無線通信によって、大セル基地局に接続された無線端末における無線通信に干渉が生じる可能性がある。このような干渉を回避すべく、例えば、非特許文献１では、大セル基地局と小セル基地局との間のインタフェースが設定され、大セル基地局が小セル基地局へ所定のメッセージを送信することで、小セル基地局が割り当てるリソースブロックを制限する手法が提案されている。

R4-093244, "Downlink Interference Coordination Between eNodeB and Home eNodeB," NTT DOCOMO

しかしながら、大セル基地局が、所謂ＰＦ（Propotional Fair）方式を採用する場合、当該大セル基地局に接続している無線端末が、小セル基地局から大きな干渉を受けていると、当該無線端末におけるスループットが低いために、リソースブロックが割り当てられない状態が継続してしまうという問題がある。また、大セル基地局が、小セル基地局に対してリソースブロックの使用を制限しても、当該無線端末におけるスループットが別の無線端末と比較して低い状況では、上述した手法で小セル基地局に対してリソースブロックの使用を制限した上で、別の無線端末にリソースブロックが割り当てられることになり、小セル基地局においてリソースブロックの使用効率が低下してしまう。

そこで、本発明は、無線リソースの使用効率の低下を抑制しつつ、小セル基地局が大セル基地局に接続された無線端末に与える干渉を適切に低減させることが可能な大セル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）を形成し、前記大セル内に前記大セルよりも小さい小セル（ＦＣ１、ＦＣ２）を形成する小セル基地局（小セル基地局３００ａ、３００ｂ）が設置されるとともに、無線端末（無線端末２００）が接続される大セル基地局（大セル基地局１００）であって、前記無線端末に前記小セル基地局からの干渉がないと仮定した場合における、前記無線端末に対する無線リソースの割り当て適否の判断のための評価値を予測する評価値予測部（評価値予測部１２２）と、前記評価値予測部により予測された前記評価値が、前記無線リソースを割り当てることが適切であることを示す値である場合に、前記無線リソースに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、前記小セル基地局へ送信する帯域使用制限情報送信部（帯域使用制限情報送信部１２５）とを備えることを要旨とする。

このような大セル基地局は、自基地局に接続している無線端末に小セル基地局からの干渉がないと仮定した場合における、当該無線端末に対する無線リソースの割り当て適否の判断のための評価値を予測し、当該評価値が無線リソースを割り当てることが適切であることを示す値である場合には、無線リソースに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、小セル基地局へ送信する。従って、無線端末に対する小セル基地局からの干渉が大きい場合に、当該干渉がないと仮定した場合には通信品質の向上が見込まれるのであれば、当該無線端末に対する干渉を回避するように制御を行った上で無線リソースを割り当てることが可能となり、無線リソースの使用効率の低下を抑制しつつ、小セル基地局が大セル基地局に接続された無線端末に与える干渉を適切に低減させることが可能となる。

本発明の第２の特徴は、前記帯域使用制限情報に対応する使用制限がなされた周波数帯域に対応する前記無線リソースを前記無線端末に割り当てることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記評価値予測部は、前記無線端末が前記小セル基地局からの干渉を受ける前の通信品質を示す値、又は、第１の所定期間内の通信品質を示す値の平均値である固定値を、第２の所定期間内の通信品質を示す値の平均値である変動値で除算することにより、前記評価値を算出することを要旨とする。

本発明の第４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セル基地局が設置されるとともに、無線端末が接続される大セル基地局における通信制御方法であって、前記大セル基地局が、前記無線端末に前記小セル基地局からの干渉がないと仮定した場合における、前記無線端末に対する無線リソースの割り当て適否の判断のための評価値を予測するステップと、前記大セル基地局が、予測された前記評価値が、前記無線リソースを割り当てることが適切であることを示す値である場合に、前記無線リソースに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、前記小セル基地局へ送信するステップとを備えることを要旨とする。

本発明によれば、無線リソースの使用効率の低下を抑制しつつ、小セル基地局が大セル基地局に接続された無線端末に与える干渉を適切に低減させ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セル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無線通信システムの動作のタイムチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係る大セル基地局の第１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る大セル基地局の第２の動作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、電波到達範囲である大セル（例えば、マクロセル）ＭＣ１を形成する大セル基地局（例えば、マクロセル基地局）１００と、電波到達範囲である小セル（例えば、フェムトセル）ＦＣ１及びＦＣ２をそれぞれ形成する小セル基地局（例えば、フェムトセル基地局）３００ａ及び３００ｂとを有する。大セルＭＣ１の半径は、例えば数百［ｍ］程度であり、小セルＦＣ１及びＦＣ２のそれぞれの半径は、例えば数［ｍ］から十数［ｍ］程度である。大セル基地局１００には無線端末２００が接続している。

なお、以下においては、小セルＦＣ１及びＦＣ２を区別しないときは単に「小セルＦＣ」と称し、小セル基地局３００ａ及び３００ｂを区別しないときは単に「小セル基地局３００」と称する。

大セル基地局１００は、通信事業者が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、小セル基地局３００は、ユーザにより任意の場所（具体的には、室内）に設置される程度に小型に構成されている。小セル基地局３００は、大セル基地局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、大セルＭＣ１内に設置されている。

大セル基地局１００及び小セル基地局３００は、ネットワーク５００に接続されている。ネットワーク５００は、ＬＡＮ、インターネット等でもよく、大セル基地局１００及び小セル基地局３００との間に設定された専用のネットワークでもよい。

大セル基地局１００と無線端末２００とが接続して通信を行っている場合における、当該通信に用いられる下りリンク（大セル基地局１００から無線端末２００に向かうリンクであり、以下、「大セル下りリンク」と称する）の周波数帯域と、小セル基地局３００と図示しない無線端末とが接続して通信を行っている場合における、当該通信に用いられる下りリンク（小セル基地局３００から図示しない無線端末に向かうリンクであり、以下、「小セル下りリンク」と称する）の周波数帯域とが同一である場合、小セル基地局３００から図示しない無線端末へ下りリンクを用いて送信される無線信号によって、大セル基地局１００と無線通信を行っている無線端末２００は干渉を受けることになる。

本実施形態では、上述したように、無線端末２００が小セル基地局３００から干渉を受ける場合に、大セル基地局１００は、小セル基地局３００の下りリンクの送信電力を制御することによって、干渉を低減させる。

（１．２）大セル基地局の構成
図２は、大セル基地局１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、大セル基地局１００は、ＰＦ（Propotional Fair）方式を採用しており、アンテナ部１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０及び有線通信部１４０を有する。

無線通信部１１０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１０１を介して、無線信号の送受信を行う。また、無線通信部１１０は、送信信号の符号化及び変調と、受信信号の復調及び復号とを行う。

制御部１２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、大セル基地局１００が具備する各種の機能を制御する。記憶部１３０は、例えばメモリを用いて構成され、大セル基地局１００の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。有線通信部１４０は、ネットワーク５００を介して、図示しない他の大セル基地局や小セル基地局３００との通信を行う。

制御部１２０は、受信処理部１２１、評価値予測部１２２、特定部１２４、決定部１２３、帯域使用制限情報送信部１２５、割当部１２６、帯域使用制限解除情報送信部１２７及び解放部１２８を有する。

受信処理部１２１は、無線端末２００における通信品質を示す情報を当該無線端末２００からアンテナ部１０１及び無線通信部１１０を介して受信する。ここで、無線端末２００における通信品質を示す情報とは、ＣＱＩ（Channnel Quality Indicator）と、無線端末２００における小セル基地局３００からの参照信号の受信電界強度（以下、「ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）」と称する）と、無線端末２００における、当該無線端末２００が接続している大セル基地局１００からの参照信号の受信電界強度（以下、「ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）」と称する）と、無線端末２００における、当該無線端末２００が接続していない大セル基地局、すなわち、大セル基地局１００以外の大セル基地局（以下、「他大セル基地局」と称する）からの参照信号の受信電界強度（以下、「ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）」と称する）とである。

なお、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）は、無線端末２００が小セル基地局３００から受ける干渉量を示す情報としても使用される。また、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）は、無線端末２００において参照信号の送信元である小セル基地局３００毎に測定され、対応する小セル基地局３００の識別情報であるＩＤが含まれる。更には、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）は、無線端末２００において参照信号の送信元である他大セル基地局毎に測定される。

次に、受信処理部１２１は、受信したＣＱＩ、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末、及び、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）に基づいて、送信元の無線端末２００が、小セル基地局３００から所定値以上の干渉を受けているか否かを判定する。

具体的には、受信処理部１２１は、無線端末２００が受ける全干渉量であるＩ（大セル端末）を算出する。Ｉ（大セル端末）の算出には、以下の第１乃至第３の手法が用いられる。

第１の手法では、受信処理部１２１は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）とＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）の合計値を算出する。

次に、受信処理部１２１は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）とＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）の合計値に、予め定められている熱雑音電力値を加算して、Ｉ（大セル端末）を得る。ここで、熱雑音電力値は、記憶部１３０に記憶されている。あるいは、熱雑音電力値は、無線端末２００から送信される。

第２の手法では、受信処理部１２１は、ＣＱＩに基づいて、無線端末２００における大セル下りリンクに対応するＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を算出する。次に、受信処理部１２１は、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）をＳＩＮＲで除算して、Ｉ（大セル端末）を得る。

第３の手法では、受信処理部１２１は、ＣＱＩに基づいて、無線端末２００における大セル下りリンクに対応するＳＩＮＲを算出する。

ここで、制御部１２０は、大セル基地局１００と無線端末２００とが接続して通信を行っている場合における、当該通信に用いられる上りリンク（無線端末２００から大セル基地局１００に向かうリンクであり、以下、「大セル上りリンク」と称する）の伝搬損失（以下、「上り伝搬損失」と称する）を測定する。ここで、上り伝搬損失とは、距離減衰、シャドウィング損失、地物通過損失を含めたものである。

受信処理部１２１は、上り伝搬損失から大セル下りリンクの伝搬損失（以下、「下り伝搬損失」と称する）ＰＬを推定する。例えば、受信処理部１２１は、上り伝搬損失を下り伝搬損失と見なす。また、受信処理部１２１は、上り伝搬損失に対して所定の補正値を加えた値を下り伝搬損失と見なす。

次に、受信処理部１２１は、大セル基地局１００における大セル下りリンクの送信電力密度（以下、「下り送信電力密度」）Ｐを取得する。例えば、下り送信電力密度Ｐは、記憶部１３０に記憶されている。更に、受信処理部１２１は、下り送信電力密度Ｐを下り伝搬損失ＰＬで除算し、更に、除算により得られた値を、ＳＩＮＲで除算することにより、Ｉ（大セル端末）を得る。

上述した第１乃至第３の手法によって、Ｉ（大セル端末）が算出された後、受信処理部１２１は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）をＩ（大セル端末）で除算することによって、無線端末２００が受ける全干渉量に対する、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）に対応する小セル基地局３００によって無線端末２００が受ける干渉量の割合（以下、「小セル基地局干渉量割合」と称する）を算出する。ここで、受信処理部１２１は、複数のＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）を取得した場合、換言すれば、無線端末２００が複数の小セル基地局３００から干渉を受けている場合には、各小セル基地局３００に対応するＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）毎に、当該ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）をＩ（大セル端末）で除算することによって、小セル基地局３００毎に、小セル基地局干渉量割合を算出する。

更に、受信処理部１２１は、算出された小セル基地局干渉量割合が閾値α以上であるか否かを判定する。ここで、閾値αは０乃至１の実数値（例えば０．９）であり、無線通信システム１において予め定められ、記憶部１３０に記憶されている。

小セル基地局干渉量割合が閾値α以上である場合には、無線端末２００が小セル基地局３００から受ける干渉の影響が大きい。この場合、制御部１２０は、ＰＦ方式でのリソースブロックの割り当てを中断し、無線端末２００に割り当てるリソースブロックと周波数帯域が一部又は全て一致するリソースブロックを、小セル基地局３００によって当該小セル基地局３００と接続している他の無線端末に割り当てられることのないように制御を行う。

小セル基地局干渉量割合が閾値α以上である場合、評価値予測部１２２は、無線端末２００に対する小セル基地局３００からの干渉がないと仮定した場合における、当該無線端末２００に対するリソースブロックの割り当て適否の判断のための評価値（以下、「無干渉時ＰＦ評価値」と称する）を予測する。

具体的には、評価値予測部１２２は、周期的に無線端末２００による大セル基地局１００との間の無線通信における通信品質としてのスループットを取得する。ここで、スループットは、例えば、下りリンクのスループットである。無線端末２００は、下りリンクのスループットを測定し、大セル基地局１００へ送信する。

次に、評価値予測部１２２は、固定値である瞬時スループットを取得する。ここでは、評価値予測部１２２は、無線端末２００が小セル基地局３００からの干渉を受ける前のスループットを瞬時スループットとして取得する。無線端末２００が小セル基地局３００からの干渉を受けた場合には、干渉を受ける前よりもスループットが小さくなる。従って、評価値予測部１２２は、周期的に取得しているスループットが大きな値から小さな値に変化したことを検出した場合、変化の前の大きな値を、無線端末２００が小セル基地局３００からの干渉を受ける前のスループット、すなわち、瞬時スループットとして取得する。あるいは、評価値予測部１２２は、過去の第１の所定期間内のスループットの平均値を算出し、当該平均値を瞬時スループットとして取得する。

次に、評価値予測部１２２は、変動値である平均スループットを取得する。ここでは、評価値予測部１２２は、現在から過去に遡った第２の所定期間内のスループットの平均値を算出し、当該平均値を平均スループットとして取得する。ここで、第２の所定期間は、第１の所定期間よりも短い期間である。

更に、評価値予測部１２２は、上述した瞬時スループットを平均スループットで除算することにより、無干渉時ＰＦ評価値を算出する。この無干渉時ＰＦ評価値は、値が大きいほど、無線端末２００に対してリソースブロックを割り当てることが適切であることを示す。

決定部１２３は、小セル基地局３００から受ける干渉の影響が大きい無線端末２００に対して、新たに割り当てるリソースブロックを決定する。

特定部１２４は、大セル基地局１００から、無線端末２００が受ける干渉の発生源である小セル基地局３００への信号の伝送遅延時間を特定する。無線端末２００が受ける干渉の発生源である小セル基地局３００が複数存在する場合には、小セル基地局３００毎に伝送遅延時間が特定される。

例えば、伝送遅延時間は、予め定められており、過去の統計等によって、遅くとも当該伝送遅延時間内に小セル基地局３００へ到達すると予測される時間であり、例えば２０［ｍｓ］である。この場合、伝送遅延時間は、記憶部１３０に記憶されており、特定部１２４は、記憶部１３０内の伝送遅延時間を読み出す。

あるいは、伝送遅延時間は、無線通信システム１におけるネットワークの構成時に測定された伝送遅延時間である。例えば、ＬＴＥでは、Ｘ２コネクションでのセットアップ時に、大セル基地局１００が「X2 SETUP REQUEST」メッセージを送信し、当該メッセージの応答として小セル基地局３００から「X2 SETUP RESPONSE」メッセージが返される。この際、「X2 SETUP REQUEST」メッセージの送信から「X2 SETUP RESPONSE」メッセージの受信までの時間の１／２が伝送遅延時間として測定され、記憶部１３０に記憶される。特定部１２４は、記憶部１３０内の伝送遅延時間を読み出す。

あるいは、大セル基地局１００が、周期的に所定の信号（例えば、ネットワーク５００がＬＡＮやインターネット等のＴＣＰ／ＩＰを採用するネットワークである場合には、ｐｉｎｇ））を小セル基地局３００へ送信し、当該小セル基地局３００からの応答信号を受信する。特定部１２４は、最新の信号の送信から応答信号の受信までの時間の１／２を伝送遅延時間として特定する。更には、特定部１２４は、小セル基地局３００からのＯＩ（Overload Indicator）等の周期的に送信されるメッセージの受信間隔に基づいて、伝送遅延時間の変化を特定し、当該変化に応じて伝送遅延時間を補正する。具体的には、伝送遅延時間は、メッセージの受信間隔が長いほど、長くなるように補正される。

あるいは、特定部１２４は、小セル基地局３００における周波数帯域の使用制限がなされた場合における、無線端末２００から送信されるＣＱＩの変化に基づいて、伝送遅延時間を特定する。具体的には、小セル基地局３００における周波数帯域の使用制限がなされた場合には、ＣＱＩがそれまでより向上する。この場合、特定部１２４は、大セル基地局１００が、後述する帯域使用制限情報を送信してから、ＣＱＩが向上するまでの時間を伝送遅延時間として特定する。この場合、特定された伝送遅延時間は、記憶部１３０に記憶され、小セル基地局３００における周波数帯域の使用制限の解除や、その後の周波数帯域の使用制限の際に用いられる。

無干渉時ＰＦ評価値が所定値以上である場合、帯域使用制限情報送信部１２５は、決定部１２３により決定されたリソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を生成する。この帯域使用制限情報には、使用制限すべき周波数帯域の情報が含まれる。ここで、所定値とは、無線端末２００に対してリソースブロックを割り当てることが適切である場合の無干渉時ＰＦ評価値の最低値であり、記憶部１３０に記憶されている。

更に、帯域使用制限情報送信部１２５は、生成した帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを、有線通信部１４０及びネットワーク５００を介して、小セル基地局３００へ送信する。ここで、送信先は、小セル基地局干渉量割合のうち、閾値α以上である小セル基地局干渉量割合の算出に用いたＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）に対応する１又は複数の小セル基地局３００である。

小セル基地局３００は、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを受信した場合、当該帯域使用制限情報に含まれる周波数帯域に対応するリソースブロックについて、他の無線端末への割当を制限する。もし、帯域使用制限情報に含まれる周波数帯域に対応するリソースブロックが既に割当済みである場合には、小セル基地局３００は、当該リソースブロックを解放する。

割当部１２６は、帯域使用制限情報送信部１２５によって帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージが送信されてから伝送遅延時間に相当する時間が経過したか否かを判定する。ここで、帯域使用制限情報送信部１２５が複数の小セル基地局３００に対して、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信した場合には、割当部１２６は、送信先の小セル基地局３００のそれぞれに対応する伝送遅延時間のうち、最大の伝送遅延時間に相当する時間が経過したか否かを判定する。

帯域使用制限情報送信部１２５によって帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージが送信されてから、伝送遅延時間に相当する時間が経過した後、割当部１２６は、決定部１２３によって決定されたリソースブロックを、小セル基地局３００から受ける干渉の影響が大きい無線端末２００に対して割り当てる。なお、小セル基地局３００が、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを受信した後に当該帯域使用制限情報に含まれる周波数帯域に対応するリソースブロックについて、他の無線端末への割り当てを制限するまでの処理時間を考慮して、割当部１２６は、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージが送信されてから、伝送遅延時間と小セル基地局３００における割当制限の処理時間とを加えた時間に相当する時間が経過した後に、決定部１２３によって決定されたリソースブロックを、小セル基地局３００から受ける干渉の影響が大きい無線端末２００に対して割り当てるようにしてもよい。この場合、小セル基地局３００における割り当て制限の処理時間は、予め定められて記憶部１３０に記憶されている。

帯域使用制限解除情報送信部１２７は、割当部１２６によって無線端末２００にリソースブロックが割り当てられた後の所定のタイミングである、リソースブロックの解放タイミングになったか否かを判定する。ここで、リソースブロックの解放タイミングとは、例えば、割当部１２６によって無線端末２００にリソースブロックが割り当てられてから所定時間が経過した時のタイミングである。

リソースブロックの解放タイミングである場合、帯域使用制限解除情報送信部１２７は、決定部１２３により決定されたリソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限の解除を示す帯域使用制限解除情報を生成する。この帯域使用制限解除情報には、使用制限を解除すべき周波数帯域の情報が含まれる。

更に、帯域使用制限解除情報送信部１２７は、生成した帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを、有線通信部１４０及びネットワーク５００を介して、小セル基地局３００へ送信する。ここで、送信先は、帯域使用制限情報送信部１２５による、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージの送信先の小セル基地局３００と同一である。

解放部１２８は、帯域使用制限解除情報送信部１２７によって帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージが送信されてから伝送遅延時間に相当する時間が経過するまでに、割当部１２６によって無線端末２００に割り当てられたリソースブロックを解放する。ここで、帯域使用制限解除情報送信部１２７が複数の小セル基地局３００に対して、帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信した場合には、解放部１２８は、送信先の小セル基地局３００のそれぞれに対応する伝送遅延時間のうち、最小の伝送遅延時間に相当する時間が経過するまでに、割当部１２６によって無線端末２００に割り当てられたリソースブロックを解放する。その後、制御部１２０は、ＰＦ方式でのリソースブロックの割り当てを再開する。

小セル基地局３００は、帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを受信した場合、当該帯域使用制限解除情報に含まれる周波数帯域に対応するリソースブロックについて、割り当て制限を解除する。

（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３は、無線通信システム１の動作のタイムチャートを示す図である。図３に示すように、大セル基地局１００は、当該大セル基地局１００に接続している無線端末からのＣＱＩ、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）、及び、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）を受信する。

その後、大セル基地局１００は、無干渉時ＰＦ評価値を予測し、無線端末２００に対して割り当てるリソースブロックを決定するとともに、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信する。

小セル基地局３００は、大セル基地局１００が帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信してから伝搬遅延時間（Ｔ２−Ｔ１）に相当する時間が経過した時に、当該帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを受信する。その後、小セル基地局３００は、帯域使用制限情報に応じて、所定のリソースブロックの使用制限を行う。

一方、大セル基地局１００は、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信してから伝搬遅延時間（Ｔ２−Ｔ１）に相当する時間が経過した後、無線端末２００に対して、決定したリソースブロックを割り当てる。

その後、リソースブロックの解放タイミングになると、大セル基地局１００は、帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信する。更に、大セル基地局１００は、帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信してから伝搬遅延時間（Ｔ４−Ｔ３）に相当する時間が経過するまでに、無線端末２００に対して割り当てていたリソースブロックを解放する。

一方、小セル基地局３００は、大セル基地局１００が帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信してから伝搬遅延時間（Ｔ４−Ｔ３）に相当する時間が経過した時に、当該帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを受信する。その後、小セル基地局３００は、帯域使用制限解除情報に応じて、使用を制限していたリソースブロックについて、その使用制限を解除する。

次に、大セル基地局１００の動作を説明する。

図４は、大セル基地局１００の第１の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、大セル基地局１００内の制御部１２０は、無線端末２００における通信品質を示す情報である、ＣＱＩ、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）、及び、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）を受信する。

ステップＳ１０２において、制御部１２０は、無線端末２００が小セル基地局３００によって所定値以上の干渉を受けているか否か、具体的には、無線端末２００が受ける全干渉量に対する、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）に対応する小セル基地局３００によって無線端末２００が受ける干渉量の割合（小セル基地局干渉量割合）が閾値α以上であるか否かを判定する。

無線端末２００が小セル基地局３００によって所定値以上の干渉を受けている場合には、一連の動作が終了する。一方、無線端末２００が小セル基地局３００によって所定値以上の干渉を受けている場合、ステップＳ１０３において、制御部１２０は、無干渉時ＰＦ評価値を予測する。

ステップＳ１０４において、制御部１２０は、予測した無干渉値ＰＦ評価値が所定値以上であるか否かを判定する。無干渉時ＰＦ評価値が所定値未満である場合には、一連の動作が終了する。一方、無干渉時ＰＦ評価値が所定値以上である場合、ステップＳ１０５において、制御部１２０は、無線端末２００に対して、新たに割り当てるリソースブロックを決定する。

ステップＳ１０６において、制御部１２０は、無線端末２００が受ける干渉の発生源である小セル基地局３００への信号の伝送遅延時間を特定する。

ステップＳ１０７において、制御部１２０は、ステップＳ１０５において決定したリソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を生成する。更に、制御部１２０は、生成した帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信する。

ステップＳ１０８において、制御部１２０は、帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信してから伝送遅延遅延時間に相当する時間が経過したか否かを判定する。帯域使用制限情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信してから伝送遅延遅延時間に相当する時間が経過した場合、ステップＳ１０９において、制御部１２０は、ステップＳ１０５において決定したリソースブロックを無線端末２００に対して割り当てる。

図５は、大セル基地局１００の第２の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、大セル基地局１００内の制御部１２０は、リソースブロックの解放タイミングであるか否かを判定する。リソースブロックの解放タイミングである場合、ステップＳ２０２において、制御部１２０は、図４のステップＳ１０４において決定したリソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限の解除を示す帯域使用制限解除情報を生成する。更に、制御部１２０は、生成した帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを小セル基地局３００へ送信する。

ステップＳ２０３において、制御部１２０は、帯域使用制限解除情報を含んだＲＮＴＰメッセージを送信してから、伝送遅延時間に相当する時間が経過するまでに、ステップＳ１０７において無線端末２００に割り当てたリソースブロックを解放する。

（３）作用・効果
本実施形態における無線通信システム１は、大セル基地局１００は、当該大セル基地局１００に接続している無線端末２００が小セル基地局３００から受けている干渉が所定値以上である場合、当該干渉がないと仮定した場合における、無線端末２００に対するリソースブロックの割り当て適否の判断のための無干渉時ＰＦ評価値を予測する。更に、大セル基地局１００は、無干渉時ＰＦ評価値が所定値以上である場合には、リソースブロックに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、小セル基地局３００へ送信する。

従って、無線端末２００に対する小セル基地局３００からの干渉が大きい場合に、当該干渉がないと仮定した場合には、無線端末２００におけるスループットの向上が見込まれるのであれば、当該無線端末２００に対する干渉を回避するように制御を行った上で、リソースブロックを割り当てることが可能となる。すなわち、リソースブロックの使用効率を低下させることなく、小セル基地局３００が大セル基地局１００に接続された無線端末２００に与える干渉を適切に低減させることが可能となる。
（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、大セル基地局１００は、無干渉時ＰＦ評価値を予測するための通信品質として無線端末２００におけるスループットを用いたが、ＳＩＮＲ等の他の通信品質を用いて無干渉時ＰＦ評価値を予測するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、大セル基地局１００が、マクロセルを形成するマクロセル基地局であり、小セル基地局３００が、フェムトセルを形成するフェムトセル基地局である場合について説明したが、大セル基地局１００と小セル基地局３００は、これらに限定されず、小セル基地局３００が形成する小セルが大セル基地局１００が形成する大セルよりも小さいという関係にあればよい。例えば、大セル基地局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、小セル基地局３００は、マイクロセルあるいはピコセルを形成する基地局とすることができる。また、大セル基地局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、小セル基地局３００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、大セル基地局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、小セル基地局３００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１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。したがって、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、大セル基地局及び通信制御方法は、無線リソースの使用効率の低下を抑制しつつ、小セル基地局が大セル基地局に接続された無線端末に与える干渉を適切に低減させ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…大セル基地局、１０１…アンテナ部、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…受信処理部、１２２…評価値予測部、１２３…決定部、１２４…特定部、１２５…帯域使用制限情報送信部、１２６…割当部、１２７…帯域使用制限解除情報送信部、１２８…解放部、１３０…記憶部、１４０…有線通信部、２００…無線端末、３００ａ、３００ｂ…小セル基地局

Claims (4)

1. 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セル基地局が設置されるとともに、無線端末が接続される大セル基地局であって、
   前記無線端末に前記小セル基地局からの干渉がないと仮定した場合における、前記無線端末に対する無線リソースの割り当て適否の判断のための評価値を予測する評価値予測部と、
   前記評価値予測部により予測された前記評価値が、前記無線リソースを割り当てることが適切であることを示す値である場合に、前記無線リソースに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、前記小セル基地局へ送信する帯域使用制限情報送信部と
   を備える大セル基地局。
2. 前記帯域使用制限情報に対応する使用制限がなされた周波数帯域に対応する前記無線リソースを前記無線端末に割り当てる請求項１に記載の大セル基地局。
3. 前記評価値予測部は、前記無線端末が前記小セル基地局からの干渉を受ける前の通信品質を示す値、又は、第１の所定期間内の通信品質を示す値の平均値である固定値を、第２の所定期間内の通信品質を示す値の平均値である変動値で除算することにより、前記評価値を算出する請求項１又は２に記載の大セル基地局。
4. 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セル基地局が設置されるとともに、無線端末が接続される大セル基地局における通信制御方法であって、
   前記大セル基地局が、前記無線端末に前記小セル基地局からの干渉がないと仮定した場合における、前記無線端末に対する無線リソースの割り当て適否の判断のための評価値を予測するステップと、
   前記大セル基地局が、予測された前記評価値が、前記無線リソースを割り当てることが適切であることを示す値である場合に、前記無線リソースに対応する周波数帯域の使用制限を示す帯域使用制限情報を、前記小セル基地局へ送信するステップと
   を備える通信制御方法。

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