JP2013240099A - ネットワーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小セル基地局が大セル基地局に接続されている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無線通信システム、大セル基地局及び通信制御方法を提供する。
【解決手段】大セル基地局１００は、大セル基地局１００に接続されている無線端末２００が受ける全干渉量と見なされるＩ（大セル端末）に対する、小セル基地局３００から受ける干渉量であるＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）の割合である、小セル基地局干渉量割合を算出する。更に、大セル基地局１００は、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におけるＳＩＮＲが所定のデジベル値であるβ［ｄＢ］以上となるように、送信電力調整率を設定して、小セル基地局３００へ送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、大セル基地局によって形成される大セルよりも小さい小セルを形成する小セル基地局が大セル内に設置され、大セル基地局に無線端末が接続する無線通信システム、大セル基地局及び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。

ところで、小セル基地局が大セル内に設置された場合、小セル基地局から当該小セル基地局に接続している無線端末に向かう下りリンクが、大セル基地局に接続している無線端末に干渉を与えることがある。このような干渉を抑えるべく、小セル基地局に対する下りリンクの送信制御方法が提案されている。

例えば、非特許文献１に開示される方法では、（１）小セル基地局は、最近接の大セル基地局からの参照信号の受信電界強度（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）とＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）とを測定する。ここで、最近接の大セル基地局とは、小セル基地局で測定される最も大きいＲＳＲＰに対応する大セル基地局を示す。（２）次に、小セル基地局は、大セル基地局から遠ざかる方向で、且つ、小セル基地局からデシベル換算でｙ［ｄＢ］離れた場所に大セル基地局に接続している無線端末（大セル端末）が存在すると仮定し、当該大セル端末におけるＳＩＮＲがｘ［ｄＢ］以上になるように、小セル基地局の下りリンクの送信電力を制御する。（３）もし、大セル端末におけるＳＩＮＲがｘ［ｄＢ］以上にならない場合には、小セル基地局は、下りリンクの送信電力を最小値ｚ［ｄＢｍ］に下げる。その後は、（１）以降の動作が繰り返される。なお、ｘ、ｙ、ｚは、制御変数であり、その値はシステムによって定められる。

また、非特許文献２に開示される方法では、（１）大セル基地局は、小セル基地局に近づいた大セル端末を検出する。具体的には、大セル基地局は、ＰＬ（小セル基地局→大セル端末）＜ｒ［ｄＢ］を満たす大セル端末は小セル基地局の近傍にいると判定する。ここで、ＰＬ（小セル基地局→大セル端末）は、小セル基地局から大セル端末への伝搬損失（パスロス：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）を示す。ｒは、制御変数であり、その値はシステムによって定められる。（２）次に、大セル基地局は、小セル基地局へ当該小セル基地局の近傍に大セル端末が存在するか否かを、ネットワークを経由して通知する。（３）通知を受けた小セル基地局は、近傍に大セル端末が存在する場合には、下りリンクの送信電力を予め定められた小さい値に設定する。一方、通知を受けた小セル基地局は、近傍に大セル端末が存在しない場合には、下りリンクの送信電力を予め定められた大きい値に設定する。

3GPP RAN-WG4 R4-093146,"HeNB DL Performance with Adaptive Power", Qualcomn Europe. 3GPP RAN-WG4 R4-092063,"Analysis of HNB Coverage and HNB Interference to Macro UE for Enhanced Interference Management", Qualcomm Europe, NTT DOCOMO and Vodafone Group.

しかしながら、非特許文献１に開示された方法では、小セル基地局は、大セル端末が小セル基地局から無視できない干渉を受けているか否かに関わらず、下りリンク送信電力を制御する。このため、大セル端末が、小セル基地局から無視できない干渉を受けていない場合でも、小セル基地局は下りリンク送信電力を下げてしまう可能性があり、小セル基地局の通信速度が必要以上に低下してしまう問題がある。

また、非特許文献２に開示された方法では、小セル基地局は、大セル端末が、小セル基地局の近傍に存在するか否かを、ネットワーク経由で知ることができる。このため、非特許文献２に開示された方法は、非特許文献１に開示された方法に比べ、小セル基地局は効果的に下りリンク送信電力制御を行うことができる。しかしながら、大セル端末が小セル基地局から無視できない干渉を受けているか否かは考慮されない。このため、小セル基地局が、大セル端末に対してそれほど干渉を与えていない場合であっても、小セル基地局は、送信電力を必要以上に下げている可能性がある。一方、小セル基地局が大セル端末に大きな干渉を与えていた場合には、小セル基地局は送信電力を更に下げることが望ましいが、このような制御は行われない。

そこで、本発明は、小セル基地局が大セル基地局に接続されている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無線通信システム、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、大セル基地局（大セル基地局１００）によって形成される大セル（ＭＣ１）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）が前記大セル内に設置され、前記大セル基地局に無線端末（無線端末２００）が接続する無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記大セル基地局又は前記大セル基地局の上位装置の少なくとも一方からなるネットワーク装置は、前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得する割合取得部（割合取得部１２１）と、前記割合取得部によって取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う指示部（送信電力指示部１２２）と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では、ネットワーク装置は、大セル基地局に接続されている無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得し、当該割合に基づいて、小セル基地局に対して送信電力を制御する指示を行う。これにより、大セル基地局に接続された無線端末において、第１の干渉量に対する、小セル基地局から受ける干渉量が占める割合が大きく、小セル基地局から受ける干渉が無視できない場合には、小セル基地局における小セル下りリンクの送信電力を下げる一方、第１の干渉量に対する、小セル基地局から受ける干渉量が占める割合が小さく、小セル基地局から受ける干渉が無視できる場合には、小セル基地局における小セル下りリンクの送信電力を維持又は上げる等、小セル基地局の通信品質を必要以上に低下させることなく、当該小セル基地局が大セル基地局に接続されている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、前記指示部は、前記大セル基地局から前記無線端末に向かう下りリンクの通信品質が所定の値になるように、前記小セル基地局に対して小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行うことを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記指示部は、前記割合取得部によって取得される前記割合が所定の閾値を超える場合に、前記小セル基地局に対して小セル下りリンクの送信電力を下げる指示を行うことを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記割合取得部は、前記無線端末における前記小セル基地局からの参照信号の受信電界強度を取得し、前記第１の干渉量に対する、前記参照信号の受信電界強度が占める割合を取得することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記割合取得部は、前記無線端末における、前記小セル基地局及び前記無線端末が接続している前記大セル基地局以外の大セル基地局からの参照信号の受信電界強度と、熱雑音電力とを加算して前記第１の干渉量を算出することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は前記割合取得部は、前記無線端末における前記大セル基地局からの参照信号の受信電界強度を、前記無線端末からのＣＱＩに対応する信号対雑音電力比で除算して前記第１の干渉量を算出することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、前記割合取得部は、前記大セル基地局における下りリンクである大セル下りリンクの送信電力密度を、前記大セル下りリンクの伝搬損失で除算し、更に、前記無線端末からのＣＱＩに対応する信号対雑音電力比で除算して前記第１の干渉量を算出することを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、前記指示部から前記小セル基地局への信号の伝送遅延時間を特定する特定部と、前記指示部により前記小セル基地局に対して小セル下りリンクの送信電力を制御する指示が行われてから前記伝送遅延時間が経過した後に、無線リソースを前記無線端末に割り当てる割当部とを備えることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、前記特定部は、前記小セル基地局へ所定の信号を送信してから前記小セル基地局からの応答の信号を受信するまでの時間に基づいて、前記伝送遅延時間を特定することを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、前記特定部は、前記小セル基地局によって周期的に送信される信号の受信間隔に基づいて、前記伝送遅延時間を補正することを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、前記特定部は、前記小セル基地局において小セル下りリンクの送信電力が制御された場合における、前記無線端末から送信されるＣＱＩの変化に基づいて、前記伝送遅延時間を特定することを要旨とする。

本発明の第１２の特徴は、前記指示部は、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局の最大送信電力の値、及び、前記小セル基地局の最大送信電力を定める変数の何れかを送信することを要旨とする。

本発明の第１３の特徴は、大セルを形成し、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前記大セル内に設置されるとともに、無線端末が接続する大セル基地局であって、前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得する割合取得部と、前記割合取得部によって取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う指示部とを備えることを要旨とする。

本発明の第１４の特徴は、大セルを形成し、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前記大セル内に設置されるとともに、無線端末が接続す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、前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得するステップと、前記大セル基地局が、取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う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、小セル基地局が大セル基地局に接続されている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無線通信システム、大セル基地局及び通信制御方法を提供できる。

図１は、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。 図２は、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。 図３は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの第１の動作例を示すシーケンス図である。 図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの第２の動作例を示すシーケンス図である。 図５は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの第３の動作例を示すシーケンス図である。 図６は、本発明の他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。

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を形成する大セル基地局（例えば、マクロセル基地局）１００と、小セル（例えば、フェムトセルやピコセル）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やピコセル基地局）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。一方、小セル基地局３００は、ＡＤＳＬやＦＴＴＨ等の一般公衆回線を介して通信事業者のコアネットワーク５００に接続されている。また、コアネットワーク５００には、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）等の上位装置４００が接続されている。

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、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。

無線通信部１１０は、無線端末２００が受ける全干渉量を求めるための情報を当該無線端末２００から受信する。ここで、無線端末２００が受ける全干渉量を求めるための情報とは、ＣＱＩ（Channel 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。

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、コアネットワーク５００を介して、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、割合取得部１２１、送信電力指示部１２２及び伝搬損失測定部１２３を有する。

割合取得部１２１は、無線通信部１１０によって受信された、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）、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）を取得する。

次に、割合取得部１２１は、無線端末２００が受ける全干渉量と見なされる値である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、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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、伝搬損失測定部１２３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、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。

割合取得部１２１は、伝搬損失測定部１２３によって測定された上り伝搬損失を取得する。更に、割合取得部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、割合取得部１２１は、上り伝搬損失を下り伝搬損失と見なす。また、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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、割合取得部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。

送信電力指示部１２２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、小セル基地局干渉量割合に対応する小セル基地局３００から無視できない干渉を受けていると見なされる。この場合、送信電力指示部１２２は、無線端末２００におけるＳＩＮＲが所定のデジベル値であるβ［ｄＢ］以上となるように、小セル基地局３００における小セル下りリンクの送信電力を調整するための調整率（以下、「送信電力調整率」と称する）を設定する。

具体的には、送信電力指示部１２２は、無線通信部１１０により受信された、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）を、無線端末２００において受信される、大セル基地局１００からの信号の受信電界強度であるＳ（大セル端末）とする。あるいは、送信電力指示部１２２は、大セル基地局１００の送信電力を下り伝搬損失で除算した値を、Ｓ（大セル端末）とする。

ここで、無線端末２００における大セル下りリンクに対応するＳＩＮＲは、Ｓ（大セル端末）／Ｉ（大セル端末）により求められる。そこで、送信電力指示部１２２は、以下の式を満たすγを送信電力調整率として決定する。

但し、上記の式を満たすγがない場合には、送信電力指示部１２２は、送信電力調整率を０とする。また、β［ｄＢ］は、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。更に、送信電力指示部１２２は、送信電力調整率の算出に用いた小セル基地局干渉量割合に対応する小セル基地局３００に対して、有線通信部１４０、コアネットワーク５００を介して、当該送信電力調整率を送信する。

一方、小セル基地局干渉量割合が閾値α未満である場合には、無線端末２００が、小セル基地局干渉量割合に対応する小セル基地局３００から無視できないほどの干渉は受けていないと見なされる。この場合、送信電力指示部１２２は、１以上の値である送信電力調整率を設定し、対応する小セル基地局３００に対して、有線通信部１４０、コアネットワーク５００を介して、当該送信電力調整率を送信する。

なお、無線端末２００が複数の小セル基地局３００から干渉を受けており、その結果、複数の小セル基地局３００に対応するＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）が取得され、小セル基地局３００毎に、小セル基地局干渉量割合が算出される場合には、送信電力指示部１２２は、小セル基地局３００毎に送信電力調整率を設定する。この場合、送信電力調整率の送信先となる小セル基地局３００は、当該小セル基地局３００に対応するＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）内のＩＤにより特定可能である。

小セル基地局３００は、送信電力指示部１２２からの送信電力調整率を受信すると、その時点における小セル下りリンクの送信電力の値に送信電力調整率を乗算して、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とする。

なお、小セル基地局３００は、過去の所定期間において、大セル基地局１００から複数の送信電力調整率を受信した場合、これら複数の送信電力調整率のうち、最小の送信電力調整率を、その時点における小セル下りリンクの送信電力の値に乗算して、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とすることができる。また、小セル基地局３００は、大セル基地局１００から送信電力調整率を受信するとともに、図示しない他の大セル基地局からも送信電力調整率を受信した場合には、これら複数の送信電力調整率のうち、最小の送信電力調整率を、その時点における小セル下りリンクの送信電力の値に乗算して、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とすることができる。

但し、小セル基地局３００は、算出した新たな小セル下りリンクの送信電力の値が上限値を上回る場合には、新たな小セル下りリンクの送信電力の値を上限値とする。一方、小セル基地局３００は、算出した新たな小セル下りリンクの送信電力の値が下限値を下回る場合には、新たな小セル下りリンクの送信電力の値を下限値とする。

（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の第１の動作例を示すシーケンス図である。

ステップＳ１０１において、大セル基地局１００と接続している無線端末２００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）を測定し、大セル基地局１００へ送信する。大セル基地局１００は、無線端末２００からのＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（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、大セル基地局１００は、受信したＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＲＳＲＰ（他大セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）を記憶する。更に、ステップＳ１０３において、大セル基地局１００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）との合計値を算出し、当該合計値に熱雑音電力値を加算することにより、Ｉ（大セル端末）を算出する。

ステップＳ１０４において、大セル基地局１００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）をＩ（大セル端末）で除算することで、小セル基地局干渉量割合を算出し、更に、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。

小セル基地局干渉量割合が閾値α未満である場合、ステップＳ１０４において、大セル基地局１００は、１以上の値である送信電力調整率を、対応する小セル基地局３００へ送信する。

一方、小セル基地局干渉量割合が閾値α以上である場合、ステップＳ１０６において、大セル基地局１００は、無線端末２００におけるＳＩＮＲがβ［ｄＢ］以上となるように、送信電力調整率を算出する。更に、ステップＳ１０７において、大セル基地局１００は、算出した送信電力調整率を、対応する小セル基地局３００へ送信する。

ステップＳ１０６及びステップＳ１０７のいずれかにおいて、小セル基地局３００は、送信電力調整率を受信する。ステップＳ１０８において、小セル基地局３００は、過去の所定期間において、大セル基地局１００から受信した複数の送信電力調整率、あるいは、大セル基地局１００からとともに図示しない他の大セル基地局から受信した複数の送信電力調整率のうち、最小の送信電力調整率を、その時点における小セル下りリンクの送信電力の値に乗算して、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とする。

図４は、無線通信システム１の第２の動作例を示すシーケンス図である。

ステップＳ２０１において、大セル基地局１００と接続している無線端末２００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）を測定し、大セル基地局１００へ送信する。また、無線端末２００は、測定した大セル下りリンクに対応するＳＩＮＲからＣＱＩを求め、当該ＣＱＩを大セル基地局１００へ送信する。大セル基地局１００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）と、ＣＱＩとを受信する。

ステップＳ２０２において、大セル基地局１００は、受信したＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）と、ＣＱＩとを記憶する。更に、ステップＳ２０３において、大セル基地局１００は、記憶した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。

ステップＳ２０４において、大セル基地局１００は、ＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）をＳＩＮＲで除算することにより、Ｉ（大セル端末）を算出する。

ステップＳ２０５乃至ステップＳ２０９の動作は、図３のステップＳ１０４乃至ステップＳ１０８の動作と同様であるので、その説明は省略する。

図５は、無線通信システム１の第３の動作例を示すシーケンス図である。

ステップＳ３０１において、大セル基地局１００と接続している無線端末２００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）を測定し、大セル基地局１００へ送信する。また、無線端末２００は、測定した大セル下りリンクに対応するＳＩＮＲからＣＱＩを求め、当該ＣＱＩを大セル基地局１００へ送信する。大セル基地局１００は、ＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）と、ＣＱＩとを受信する。

ステップＳ３０２において、大セル基地局１００は、受信したＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）及びＲＳＲＰ（大セル基地局→大セル端末）と、ＣＱＩとを記憶する。更に、ステップＳ３０３において、大セル基地局１００は、記憶した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。

ステップＳ３０４において、大セル基地局１００は、下り伝搬損失ＰＬと、下り送信電力密度Ｐとを取得する。ステップＳ３０５において、大セル基地局１００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）を算出する。

ステップＳ３０６乃至ステップＳ３１０の動作は、図３のステップＳ１０４乃至ステップＳ１０８の動作と同様であるので、その説明は省略する。

なお、大セル基地局１００に接続している無線端末が複数存在する場合には、上述した図３乃至図５の動作は、無線端末毎に行われる。

（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が、当該大セル基地局１００に接続されている無線端末２００が受ける全干渉量と見なされるＩ（大セル端末）に対する、小セル基地局３００から受ける干渉量であるＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）の割合である、小セル基地局干渉量割合を算出する。更に、大セル基地局１００は、小セル基地局干渉量割合が閾値α以上である場合には、当該小セル基地局干渉量割合に対応する小セル基地局３００から無視できない干渉を受けていると見なして、無線端末２００におけるＳＩＮＲが所定のデジベル値であるβ［ｄＢ］以上となるように、送信電力調整率を設定して、小セル基地局３００へ送信する。

これにより、大セル基地局１００に接続された無線端末２００に対応する小セル基地局干渉量割合が大きく、無線端末２００において小セル基地局３００から受ける干渉が無視できない場合には、小セル基地局３００における小セル下りリンクの送信電力を干渉を低減させるように適切に制御する。一方、小セル基地局干渉量割合が小さく、無線端末２００において小セル基地局３００から受ける干渉が無視できる場合には、大セル基地局１００は、小セル基地局３００における小セル下りリンクの送信電力を維持したり、上昇させることによって、小セル基地局３００の通信品質を必要以上に低下させることなく、当該小セル基地局３００が大セル基地局１００に接続されている無線端末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、小セル基地局３００へ送信電力調整率を送信した後、特段の処理を行っていないが、その後に無線端末２００に対して、無線リソースであるリソースブロックを割り当てる場合には、大セル基地局１００から小セル基地局３００への送信電力調整率の伝送遅延時間を考慮して、送信電力調整率を送信してから伝送遅延時間が経過した後に、リソースブロックを割り当てるようにすることが好ましい。

図６は、伝送遅延時間を考慮したリソースブロックの割り当てを行う大セル基地局１００の構成を示すブロック図である。図６に示す大セル基地局１００ａは、図２に示す大セル基地局１００と比較すると、制御部１２０が新たに特定部１２４及び割当部１２５を備える。

特定部１２４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。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、小セル下りリンクの送信電力が制御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、小セル下りリンクの送信電力が低下した場合には、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、送信電力調整率を送信してから、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。

ここで、ＣＱＩがそれまでより向上する場合とは、ＣＱＩの値が、直前のＣＱＩの値、あるいは、過去の所定期間内のＣＱＩの時間平均値よりも、所定の閾値分だけ大きくなった場合や、ＣＱＩから求まるＳＩＮＲの値が目標とする所定のＳＩＮＲよりも大きくなった場合を意味する。なお、特定部１２４が、ＣＱＩが向上したことの判定を、複数のサブフレーム分連続して行うようにすることで、当該判定をより確実に行うことが可能となる。

割当部１２５は、送信電力指示部１２２によって、小セル下りリンクの送信電力を低下させるための送信電力調整率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、送信電力指示部１２２が複数の小セル基地局３００に対して、送信電力調整率を送信した場合には、割当部１２５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。

送信電力指示部１２２によって、小セル下りリンクの送信電力を低下させるための送信電力調整率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１２５は、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、送信電力調整率を受信した後に、その時点における小セル下りリンクの送信電力の値に送信電力調整率を乗算して、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とするまでの処理時間を考慮して、割当部１２５は、送信電力調整率が送信されてから、伝送遅延時間と小セル基地局３００における送信電力制御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、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における送信電力制御の処理時間は、予め定められて記憶部１３０に記憶されている。

このように、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２００に対して、リソースブロックを割り当てようとする際において、送信電力調整率を、小セル基地局３００へ送信してから、大セル基地局１００から小セル基地局３００への信号の伝送遅延時間が経過した後に、リソースブロックを無線端末２００へ割り当てる。従って、大セル基地局１００は、小セル基地局３００において小セル下りリンクの送信電力が低下した後に、リソースブロックを無線端末２００に割り当てる、換言すれば、干渉が抑制された後にリソースブロックを無線端末２００に割り当てることが可能となり、干渉が生じているリソースブロックを割り当てるという無駄な割り当て処理を行うことがない。

また、上述した実施形態では、送信電力指示部１２２は、送信電力調整率を小セル基地局３００へ送信したが、送信電力調整率に代えて、小セル基地局３００の最大送信電力の値、及び、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数の何れかを送信するようにしてもよい。

具体的には、送信電力指示部１２２は、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におけるＳＩＮＲが所定のデジベル値であるβ［ｄＢ］以上となるように、小セル基地局３００の最大送信電力の値、及び、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数の何れかを設定する。

一方、小セル基地局干渉量割合が閾値α未満である場合には、送信電力指示部１２２は、小セル基地局３００における送信電力の上限値を最大送信電力の値とする。あるいは、送信電力指示部１２２は、小セル基地局３００における送信電力の上限値を定める変数を、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数とする。

更に、送信電力指示部１２２は、対応する小セル基地局３００に対して、有線通信部１４０、コアネットワーク５００を介して、小セル基地局３００の最大送信電力の値、及び、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数の何れかを送信する。

小セル基地局３００は、送信電力指示部１２２からの最大送信電力の値を受信した場合には、当該最大送信電力の値以下の電力値を、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とする。また、小セル基地局３００は、送信電力指示部１２２からの最大送信電力を定める変数を受信した場合には、当該変数によって定められる最大送信電力の値以下の電力値を、新たな小セル下りリンクの送信電力の値とする。

上述した実施形態では、大セル基地局１００は、小セル基地局干渉量割合と閾値αを比較し、その比較結果に応じて送信電力調整率、小セル基地局３００の最大送信電力の値、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数を設定したが、閾値αとの比較はせずに、小セル基地局干渉量割合が大きいほど、対応する小セル基地局３００における小セル下りリンクの送信電力が低下するように、当該小セル基地局３００に指示を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、小セル基地局干渉量割合の算出、小セル基地局３００への送信電力調整の指示を行うようにしたが、上位装置４００が行うようにしてもよい。

この場合、上位装置４００は、制御部内に割合取得部１２１、送信電力指示部１２２を備える。そして、上位装置４００は、小セル基地局３００からのＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）やＣＱＩを、大セル基地局１００を介して受信し、大セル基地局１００からの下り伝搬損失を受信する。更に、割合取得部１２１は、これらＲＳＲＰ（小セル基地局→大セル端末）、ＣＱＩ、下り伝搬損失を適宜用いて、小セル基地局干渉量割合を算出し、送信電力指示部１２２は、小セル基地局干渉量割合に基づいて、送信電力調整率、小セル基地局３００の最大送信電力の値、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数を設定し、小セル基地局３００へ送信する。または、大セル基地局１００が送信電力調整率、小セル基地局３００の最大送信電力の値、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数を設定し、上位装置４００が通知された送信電力調整率、小セル基地局３００の最大送信電力の値、小セル基地局３００の最大送信電力を定める変数を小セル基地局３００へ送信するようにしてもよい。

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。

なお、日本国特許出願第２００９−２３１０３０号（２００９年１０月２日出願）の全内容、及び、日本国特許出願第２００９−２５１６６６号（２００９年１１月２日出願）が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

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、小セル基地局が大セル基地局に接続されている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。

Claims (14)

1. 大セル基地局によって形成される大セルよりも小さい小セルを形成する小セル基地局が前記大セル内に設置され、前記大セル基地局に無線端末が接続する無線通信システムであって、
   前記大セル基地局又は前記大セル基地局の上位装置の少なくとも一方からなるネットワーク装置は、
   前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得する割合取得部と、
   前記割合取得部によって取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う指示部と、
   を備える無線通信システム。
2. 前記指示部は、前記大セル基地局から前記無線端末に向かう下りリンクの通信品質が所定の値になるように、前記小セル基地局に対して小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記指示部は、前記割合取得部によって取得される前記割合が所定の閾値を超える場合に、前記小セル基地局に対して下りリンクの送信電力を下げる指示を行う請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記割合取得部は、前記無線端末における前記小セル基地局からの参照信号の受信電界強度を取得し、前記第１の干渉量に対する、前記参照信号の受信電界強度が占める割合を取得する請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記割合取得部は、前記無線端末における、前記小セル基地局、及び、前記無線端末が接続している前記大セル基地局以外の大セル基地局からの参照信号の受信電界強度と、熱雑音電力とを加算して前記第１の干渉量を算出する請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記割合取得部は、前記無線端末における前記大セル基地局からの参照信号の受信電界強度を、前記無線端末からのＣＱＩに対応する信号対雑音電力比で除算して前記第１の干渉量を算出する請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記割合取得部は、前記大セル基地局における下りリンクである大セル下りリンクの送信電力密度を、前記大セル下りリンクの伝搬損失で除算し、更に、前記無線端末からのＣＱＩに対応する信号対雑音電力比で除算して前記第１の干渉量を算出する請求項１に記載の無線通信システム。
8. 前記指示部から前記小セル基地局への信号の伝送遅延時間を特定する特定部と、
   前記指示部により前記小セル基地局に対して小セル下りリンクの送信電力を制御する指示が行われてから前記伝送遅延時間が経過した後に、無線リソースを前記無線端末に割り当てる割当部とを備える請求項１に記載の無線通信システム。
9. 前記特定部は、前記小セル基地局へ所定の信号を送信してから前記小セル基地局からの応答の信号を受信するまでの時間に基づいて、前記伝送遅延時間を特定する請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記特定部は、前記小セル基地局によって周期的に送信される信号の受信間隔に基づいて、前記伝送遅延時間を補正する請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記特定部は、前記小セル基地局において小セル下りリンクの送信電力が制御された場合における、前記無線端末から送信されるＣＱＩの変化に基づいて、前記伝送遅延時間を特定する請求項８に記載の無線通信システム。
12. 前記指示部は、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局の最大送信電力の値、及び、前記小セル基地局の最大送信電力を定める変数の何れかを送信する請求項１に記載の無線通信システム。
13. 大セルを形成し、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前記大セル内に設置されるとともに、無線端末が接続する大セル基地局であって、
    前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得する割合取得部と、
    前記割合取得部によって取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行う指示部と、を備える大セル基地局。
14. 大セルを形成し、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前記大セル内に設置されるとともに、無線端末が接続す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、前記無線端末が受ける全干渉量と見なされる
    第１の干渉量に対する、前記小セル基地局から受ける干渉量が占める割合を取得するステップと、
    前記大セル基地局が、取得される前記割合に基づいて、前記小セル基地局に対して、前記小セル基地局における下りリンクである小セル下りリンクの送信電力を制御する指示を行うステップと、を備える通信制御方法。
    

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