JP2013509081A - 被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法及び通信装置、並びにユーザ端末 - Google Patents

Abstract

マルチセル環境において、被干渉端末を正確且つ効率的に検出して干渉調整を行なう方法を提供する。マルチセル環境は小型セルとマクロセルから構成される非均質セル環境を含む。小型基地局が被干渉端末を検出して干渉調整を行なう場合、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいて、マクロ基地局からマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得し、被干渉端末が存在するか否かに応じて前記干渉調整のための電力制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明の技術分野は、マルチセル環境において、被干渉端末を検出して干渉調整（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）を行なう方法及び通信装置、並びにユーザ端末に関する。ここで、マルチセル環境は小型セルとマクロセルから構成される非均質（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ）セル環境を含む。

最近、様々な無線通信技術と装備の登場によって無線通信に対する需要が急激に増加している。これが限定されている周波数リソースの不足を招き、従って周波数リソースをより効率よく使用したいという要求が増大している。

非均質セル環境は、マクロセル（ｍａｃｒｏ ｃｅｌｌ）内に小型基地局によって形成される小型セルが自己組織ネットワーク（ｓｅｌｆ ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）の形態に構築されている環境を指す。ここで、小型基地局によって形成される小型セルは、例えば、ＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）、リレーセル、フェムトセル、ピコセル、ホームノードＢ、ホームＥｎＢ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ｎｏｄｅＢ）などがある。
非均質セル環境において、小型基地局は自身の近傍にあるマクロユーザを考慮しなければならない。小型基地局は、マクロユーザに予め割り当てられているがマクロユーザによって現在使用されていないリソースを自ら探知し、可能ならばこれを活用してマクロユーザが現在使っているリソースに干渉しない範囲で適切に通信を行なう。従って、非均質セル環境において小型基地局は周波数効率性を高める方式で動作できる。ここで、マクロユーザは、マクロ基地局と通信するマクロ端末であってもよい。

マクロセルと小型セルとの間のリアルタイム協力は容易ではない。従って、小型基地局はマクロセルとの協力なしでマクロユーザをセンシングしなければならない。一般的に小型基地局は、マクロユーザの信号特性が分からないので、エネルギー検波器を用いてマクロユーザをセンシングする。しかし、エネルギー検波器を用いると、マクロユーザのセンシングエラーが発生することがある。

マクロユーザのセンシングエラーは、結局リソース効率性の低下、ないしマクロユーザに対する干渉を招く恐れがある。

本発明の目的は、被干渉端末を正確且つ効率的に検出して干渉調整を行なう装置及び方法を提供することにある。

本発明の一側面に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法は、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいて、前記小型基地局のセルカバレッジ内にマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップと、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するか否かに応じて、前記小型基地局のセルカバレッジを調節するステップとを含む。

ここで、前記小型基地局のセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かは、前記マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリングすることによって判断されてもよい。

ここで、前記小型基地局は、前記マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するリソースを前記サイレンスリソースに割り当て、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを前記割り当てられたサイレンスリソースを用いて判断してもよい。

ここで、前記サイレンスリソースは前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局に同一に適用され、前記少なくとも１つの隣接の小型基地局は前記サイレンスリソースに基づいて前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断してもよい。

マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップは、一般的なエネルギー検波方式に基づいてエネルギー検波を行い、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップと、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップとを含んでもよい。

ここで、前記マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップは、受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するステップと、前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出するステップと、前記比較値と閾値とを比較するステップとを含んでもよい。

前記小型基地局のセルカバレッジを調節するステップは、前記小型基地局のセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かを前記マクロ基地局に通知し、前記小型基地局の送信電力を調節してもよい。

本発明の他の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法は、一般的なエネルギー検波方式によってセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを判断するステップと、前記セルカバレッジ内にマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップとを含む。

本発明の他の実施形態に係るユーザ端末は、マクロ基地局及び小型基地局と通信可能であり、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいてセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するか否かを判断し、セルカバレッジ内にマクロ端末が存在するか否かに応じてセルカバレッジを調整する小型基地局によって認知されるように動作する。

本発明の他の実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置は、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいて、セルカバレッジ内にマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するスペクトルセンシング部と、セルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かに応じて、セルカバレッジを調整するセルカバレッジ調整部とを備える。

ここで、前記スペクトルセンシング部は、前記マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリングすることによって、マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断してもよい。

ここで、被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置は、前記マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するリソースを前記サイレンスリソースに割り当てる制御部をさらに備えてもよい。

ここで、前記スペクトルセンシング部は、一般的なエネルギー検波方式によって前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する第１検波部と、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう第２検波部とを備えてもよい。

ここで、前記第２検波部は、受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するチャネル情報推定部と、前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出する比較値算出部と、前記比較値と閾値とを比較する比較部とを備えてもよい。

本発明の他の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう装置は、一般的なエネルギー検波方式によってセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを判断する第１検波部と、前記セルカバレッジ内にマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう第２検波部とを備える。

本発明の他の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法は、マクロ基地局からマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得するステップと、前記マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソース及び前記マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報に基づいて前記被干渉端末が存在するか否かを判断するステップと、前記被干渉端末が存在するか否かに応じて、前記干渉調整のための電力調整を行なうステップとを含む。

本発明に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう装置及び方法によれば、マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するサイレンスリソースを用いてマクロ端末をセンシングするので、被干渉端末の検出性能を向上できる。

本発明の一実施形態に係る非均質セル環境の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る非均質セル環境の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスペクトルセンシング方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る共通サイレンス区間を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るスペクトルセンシング方法を示す図である。 図５においてチャネルセンシングを行なうステップの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るマクロ端末と小型基地局との間のチャネル模型を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスペクトルセンシング装置の構成を示す図である。 図８において第２検波部の構成例を示す図である。 被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法を示す図である。 図１０においてマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得する例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るユーザ端末の例を示す図である。

小型基地局は自身のセルカバレッジ内、又は自身のセルカバレッジの周辺にマクロユーザ（以下、マクロ端末ともいう）が存在するかを判断するためにチャネルをセンシングする。小型基地局はチャネルセンシングの結果に応じて電力制御アルゴリズムを用いて動作モードをトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）してもよい。小型基地局は、動作モードのトリガーに応じて自身のセルカバレッジを調整する。小型基地局は、セルカバレッジの動的な調節によってマクロユーザに及ぼす影響を最小化できる。

本発明の実施形態は、マルチセル環境において被干渉端末（ｖｉｃｔｉｍ＿ｔｅｒｍｉｎａｌ、干渉を被り得るマクロ端末）を検出して干渉調整を行なう方法及び装置に関する。被干渉端末の検出はスペクトルセンシングを用いて行われてもよい。スペクトルセンシングは、非均質セル環境で干渉チャネル情報を認知するために用いられてもよい。しかし、本発明の実施形態は、非均質セル環境だけではなく一般的なエネルギー検波を用いる環境にも適用可能である。一般的なエネルギー検波は、例えば、パイロット信号、ノイズ電力、干渉などを用いる汎用的なエネルギー検波方法であり得る。

ここで、一般的なエネルギー検波は、センシングしたい信号がｉ．ｉ．ｄ．（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ、互いに独立で同一の分布に従う）という仮定下で行われる。しかし、チャネル状況がＡＷＧＮ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｎｏｉｓｅ、加算性白色ガウス雑音）ではない場合、一般的なエネルギー検波はエラーが発生する可能性が高い。例えば、センシングしようとするマクロユーザ信号がマルチ経路チャネルを介する場合、現在の受信された信号は以前に受信された信号と相関関係がある。ここで、一般的なエネルギー検波は、チャネル状況がＡＷＧＮであることを仮定しているため性能低下が発生する恐れがある。本発明の諸実施形態によれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうことでエネルギーの検出信頼度を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る非均質セル環境の例を示す図である。

図１を参照すれば、非均質セルはマクロセル１１０及び小型セル１２０からなる。マクロセル１１０はマクロ基地局１４０のセルカバレッジによって形成され、小型セル１２０は小型基地局１３０のセルカバレッジによって形成される。

マクロセル１１０内で、ユーザ端末１０１、１０２、１０３はマクロ基地局１４０と通信してもよい。ここで、マクロ基地局１４０と通信を行なうユーザ端末は「マクロ端末」又は「マクロユーザ」と称し、一方、小型基地局１３０のセルカバレッジ内で小型基地局１３０によってサービングされる端末は「小型セル端末」と称することにする。

マクロ端末はマクロ基地局及び小型基地局と通信可能であり、セルカバレッジ内にマクロ端末が存在するか否かに応じて、セルカバレッジを調節する小型基地局によって認知されるように動作する。ここで、小型基地局は、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソース（ｓｉｌｅｎｃｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ）に基づいてセルカバレッジ内に被干渉端末（以下、「マクロ端末」（＝「マクロユーザ」）は、小型基地局からの干渉に係る場合には、「被干渉端末」と同義に用いる）が存在するか否かを判断する。

小型基地局１３０は小型セル１２０周辺にマクロユーザがないと判断すれば、セルブリージング（ｃｅｌｌ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ）によって自身のセルカバレッジを増加させる。セルブリ−ジングは小型基地局１３０の送出電力制御によって行われてもよい。即ち、小型基地局１３０は送出電力を増加することによってセルカバレッジを増加するか、又は、送出電力を減少することでセルカバレッジを減らし得る。また、小型基地局１３０は、セルカバレッジ内のマクロ端末のダウンリンクを保護するために送出電力を完全にターンオフさせてもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る非均質セル環境の他の例を示す図である。

図２を参照すれば、小型セル２２０はマクロセル２１０内に存在する。ここで、マクロユーザ２０５はマクロ基地局２４０と通信を行っている。小型基地局２３０は自身のセルカバレッジ内又は小型基地局２３０の周辺にマクロユーザ２０５があると判断し、セルブリ−ジングによってセルカバレッジを減少させてもよい。また、小型基地局２３０は、セルカバレッジ内のマクロユーザ２０５のダウンリンクを保護するため送出電力を完全にターンオフさせてもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法を示す図である。

図３に示す被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法は小型基地局によって行われてもよい。

ステップ３１０において、小型基地局は小型基地局のセルカバレッジ内にマクロ基地局へ信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。ここで、小型基地局は、マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリング（ｓｎｉｆｆｅｒｉｎｇ）することによってセルカバレッジ内にマクロユーザが存在するかを判断する。ここで、小型基地局は、マクロユーザに割り当てられたアップリンクリソースに対応する時間区間を、マクロユーザをセンシングするためのサイレンス区間（ｓｉｌｅｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ）に割り当て、サイレンス区間でマクロユーザが存在するかを判断する。

ここで、マクロユーザをセンシングするためのサイレンス区間は、群（ｃｌｕｓｔｅｒ）セルに対して共通サイレンス区間（Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｉｌｅｎｃｅ Ｐｅｒｉｏｄ、ＣＳＰ）として設定される。ＣＳＰに対する具体的な説明は図４を参照して説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る共通サイレンス区間を説明するための図である。

図４に示す一例は、小型基地局１、小型基地局２、及び小型基地局３が群セルをなしている例を示している。ここで、群セルを形成している小型基地局それぞれの動作スケジューリング４２０、４３０、４４０は、群セルのＣＳＰ４５０を含む。ここで、群セルのＣＳＰ４５０は小型基地局がマクロ端末のアップリンク信号をセンシングするための区間である。群セルのＣＳＰ４５０は周期的又は非周期的に設定される。小型基地局はそれぞれ群セルのＣＳＰ４５０でマクロ端末のアップリンク信号をセンシングすることによって、マクロ端末検出の正確度を高めることができる。

従って、ある特定の（ａ＿ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）小型基地局に隣接している小型基地局は、その特定の小型基地局に設定されたサイレンス区間でマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。

ここで、マクロ端末は群セルのＣＳＰ４５０を知り、群セルのＣＳＰ４５０に対応する時間区間４６０にアップリンクリソースを割り当てる。即ち、マクロ端末の動作スケジューリング４１０は、群セルのＣＳＰ４５０内にアップリンク信号が送信されるように設定される。

ある実施形態では、マクロ基地局は、セル境界に位置するマクロ端末のアップリンクリソースを群セルのＣＳＰ４５０と対応するように制御する。

従って、小型基地局は、マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応する時間区間を、前記マクロ端末をセンシングするためのサイレンス区間に割り当て、前記サイレンス区間で前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。

再び図３を参照すれば、ステップ３２０において、小型基地局はマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するか否かに応じてセルカバレッジを調節する。ここで、ステップ３２０において、小型基地局は、小型基地局のセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かを前記マクロ基地局に通知し、前記小型基地局の送信電力を調節できる。

ここで、小型基地局は、自身のセルカバレッジ内又は自身のセルカバレッジの周辺にマクロ端末が存在すれば、セルカバレッジを減少する。また、小型基地局は、自身のセルカバレッジ内又は自身のセルカバレッジの周辺にマクロ端末が存在しなければ、セルカバレッジを増加する。
例えば、小型基地局はマクロ端末で送出されるスペクトルをセンシングして送出電力を制御することによって、ダウンリンク・デッドゾーン（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）を回避するように動作できる。さらに必要ならば、小型基地局のセルカバレッジ内にあるマクロ端末を保護するため、小型基地局は送出電力を完全にオフできる。

図４に示す例において、群セルのＣＳＰ４５０は「共有サイレンスリソース（Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｉｌｅｎｃｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ」の概念に拡張できる。即ち、本明細書において「リソース」は「時間」又は「周波数」などを含むものと解釈できる。群セルの「共有サイレンスリソース」において小型基地局は、受信信号をリスニング（ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ）するモードとして動作する。「共有サイレンスリソース」において小型基地局は信号をリスニングするために沈黙（ｓｉｌｅｎｔ）することによって、被干渉端末の検出に対する正確度を向上できる。
一方、「共有サイレンスリソース」はマクロ端末のダウンリンクリソースに対応するように設定できる。「共有サイレンスリソース」がマクロ端末のダウンリンクリソースに対応するように設定される場合、「共有サイレンスリソース」を「ダウンリンク共有サイレンスリソース」と称する。「ダウンリンク共有サイレンスリソース」によってマクロ端末のダウンリンクはさらに保護され得る。

図５は、本発明の一実施形態に係るスペクトルセンシング方法を示す図である。
図５に示す方法は、図３に示すステップ３１０に適用される。

ステップ５１１において、小型基地局は、一般的なエネルギー検波方式に基づいてエネルギー検波を行なう。ここで、一般的なエネルギー検波は、センシングしようとする信号がｉ．ｉ．ｄ．（互いに独立で同一の分布に従う）の仮定下で行われる、汎用的なエネルギー検波方法であってもよい。

ステップ５１３において、小型基地局は、エネルギー検波結果に基づいてマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。

小型基地局はエネルギー検波の結果、マクロ端末が存在すれば、ステップ５１５でマルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう。

ここで、ステップ５１５は、図６に示すように、受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するステップ６０１と、前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出するステップ６０３、及び前記比較値と閾値とを比較するステップ６０５を含む。ここで、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮したチャネルセンシングに対する詳細な説明は後述することにする。

ステップ５１７において、小型基地局は、チャネルセンシング結果に基づいてマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。

一方、図６に示す方法は、非均質セルの環境のみならず、一般的なエネルギー検波を用いる環境にも適用可能である。即ち、本発明の一実施形態に係るスペクトルセンシング方法は、一般的なエネルギー検波方式によってセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを判断するステップ、及び前記セルカバレッジ内にマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップを含んで構成できる。

図７は、本発明の一実施形態に係るマクロ端末と小型基地局との間のチャネル模型を示す図である。

図７を参照すれば、マクロ端末の送信信号ｓ［ｉ］はチャネルインパルス応答ｈ［ｉ］を有するチャネルを通過した後、チャネル出力信号ｒ［ｉ］となる。ｒ［ｉ］は 未知の振幅パラメータ（ｕｎｋｎｏｗｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）θを経由した後、無線環境下に送信される。小型基地局の受信端は、ＡＷＧＮ雑音ｗ［ｉ］が加えられた受信信号ｙ［ｉ］を受信する。

図８は、被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置の構成を示す図である。図８に示す通信装置８００は本発明の一実施形態に係る小型基地局に備えられる。

通信装置８００は、スペクトルセンシング部８１０、セルカバレッジ調節部８２０を備える。実施形態に係る通信装置８００は、制御部８３０をさらに備えてもよい。

スペクトルセンシング部８１０は、マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリングすることによって、マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。

スペクトルセンシング部８１０は、第１検波部８１１及び第２検波部８１３を備える。ここで、第１検波部８１１は、一般的なエネルギー検波方式に基づいて前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する。ここで、第２検波部８１３は、マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう。

セルカバレッジ調節部８２０は、セルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かに応じてセルカバレッジを調節する。また、セルカバレッジ調節部８２０は、セルカバレッジ内のマクロ端末のダウンリンクを保護するために送出電力を完全にターンオフしてもよい。

制御部８３０は、マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するリソースを、前記マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに割り当ててもよい。

図９は、図８に示す第２検波部８１３の構成例を示す図である。

第２検波部８１３は、チャネル情報推定部９０１、比較値算出部９０３、及び比較部９０５を備える。

チャネル情報推定部９０１は、受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定する。ここで、チャネル情報は受信信号の自己相関係数であってもよい。

マクロ端末が信号を送信しないとき、又は信号を送信するとき、スペクトルセンシング装置８００に受信される信号は下記の数式（１）のように定義される。

Ｈ_０は帰無仮説（ｎｕｌｌ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）であり、マクロ端末が信号を送信せず、小型基地局の受信端で雑音のみを受信する場合を示す。Ｈ_１は対立仮説（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）であり、マルチ経路を介して小型基地局の受信端で信号とノイズが混合された信号を受信する場合を示す。ここで、ｗ［ｉ］はｉ．ｉ．ｄ．複素ガウス雑音で平均０、分散σ^２を有する確率変数である。θは未知の信号の振幅の変化である。チャネル係数ｈ［１］・・・ｈ［Ｌ］は、マクロ端末から小型基地局に送信されるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）チャネル係数であり、ランダム値の複数確率変数である。ｓ［ｉ］はマクロ端末に送信する信号であり、ｉ．ｉ．ｄ．確率変数として平均が０、分散が１であると仮定する。仮説Ｈ_０及びＨ_１はセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かを判断するために用いられる。

チャネル情報推定部９０１は、数式（２）のように定義される共分散行列（ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）を生成する。ここで、推定されたチャネル情報は、数式（２）に定義された共分散行列に該当する。

数式（２）に定義された共分散行列の要素値は、チャネル情報を予め知っている場合には数式（３）、チャネル情報を知っていない場合には数式（４）によって算出される。

ここで、＊は複素共役を意味する。

ここで、＊は複素共役を意味する。

一方、小型基地局が受信する信号は、白色ガウス雑音ＡＷＧＮが添加されているので、数式（４）によって推定するチャネル情報は実際のチャネル情報と誤差が発生し得る。ここで、チャネル推定過程を繰り返して推定値を累積すれば、数式（３）に極めて近接した値を獲得できる。

比較値算出部９０３は、受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出する。ここで、チャネルセンシングのための比較値Ｔ（ｙ_ｎ）は数式（５）のように算出する。

ここで、ｙ_ｎは小型基地局が受信した信号ベクトルであり、「（ ）^Ｈ」はエルミート（ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）演算を意味する。

比較部９０５は、比較値Ｔ（ｙ_ｎ）及び閾値τを比較してセンシング結果を出力する。比較部９０５は比較値Ｔ（ｙ_ｎ）が閾値τよりも大きいか同一であれば、マクロ端末がセルカバレッジの周辺又はセルカバレッジ内にあると判断する。もし、比較値Ｔ（ｙ_ｎ）が閾値τよりも小さければ、マクロ端末がセルカバレッジの周辺又はセルカバレッジ内にないと判断する。即ち、比較部９０５は数式（６）に示すようにセンシング結果を判断する。

ここで、閾値τは所望する誤アラームの確率を満たす定数である。もし、Ｐ_ｆだけの誤アラーム確率を許容すれ場合、比較部９０５は

Ｐｒ［Ｔ（ｙ_ｎ）≧τ］＝Ｐ_ｆ

を満足するように閾値τを設定する。

従って、本発明の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法及び装置を用いると、一般的なエネルギー検波方式のみを用いる場合に比べて誤アラームの確率やミス検出の確率を減らし得る。また、マクロユーザに干渉をそれ程及ぼすことなく、システムスループットも向上できる。また、センシング区間を可変的に調節できる場合、一般的なエネルギー検波方式のみを用いる場合に比べて少ない数のセンシングサンプルを用いて同じ性能を達成できる。

一方、本発明の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう装置は、非均質セル環境のみならず一般的なエネルギー検波を用いる環境にも適用可能である。即ち、本発明の一実施形態に係る被干渉端末を検出して干渉調整を行なう装置は、一般的なエネルギー検波方式によってセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを判断する第１検波部、及び前記セルカバレッジ内にマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう第２検波部から構成されてもよい。

図１〜図９及び上述の説明は、被干渉端末を検出して干渉調整を行なう実施形態に関する。以下、小型基地局が被干渉端末を検出する実施形態についてより詳細に説明する。

図１０は、被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法を示す図であり、図１１は、図１０のステップ１０１０においてマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得する例を示す図である。

図１０に示す方法は小型基地局によって行われる。

ステップ１０１０において、小型基地局はマクロ基地局からマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得する。ステップ１０１０は、図１１に示す具体的なシグナルの流れ１１１１ないし１１５３の過程を含んで行われる。マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報はアップリンクシグナルの予め設定されたフォーマットに従う。小型基地局は、マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報に基づいて被干渉端末を検出する。一側面において、ステップ１０１０において、小型基地局は「アップリンクサイレンスリソース」及び／又は「ダウンリンクサイレンスリソース」に関する情報をマクロ基地局から取得する。

ステップ１０２０において、小型基地局はマクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソース及びマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報に基づいて被干渉端末が存在するか否かを判断する。即ち、小型基地局は、サイレンスリソースを、被干渉端末を検出するためのリソースとして用いる。また、サイレンスリソース及び前記アップリンクシグナルに関する情報は、前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局と共有されてもよい。隣接の小型基地局は、前記サイレンスリソース及び前記アップリンクシグナルに関する情報に基づいて前記被干渉端末が存在するか否かを判断する。小型基地局はマクロ端末から受信される信号が予め設定されたアップリンク信号であるかを判断することによって、被干渉端末を検出する。
ここで、マクロ端末から受信される信号が予め設定されたアップリンク信号であるか否かは、「予め設定されたリソース」、「信号パターン」、「予め設定されたシーケンス」などによって決定される。また、マクロ端末から受信される信号が予め設定されたアップリンク信号であるか否かは、「探り信号（ｓｏｕｎｄｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）」、「参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）」、「制御信号」、「データ信号」、などによって決定されてもよい。また、マクロ端末から受信される信号が予め設定されたアップリンク信号であるか否かは「特定パターンのデータ信号」によって決定されてもよい。このようにマクロ基地局と小型基地局との間の情報共有によって小型基地局は被干渉端末の存在をさらに正確に検出できる。

ステップ１０３０において、小型基地局は、被干渉端末が存在するか否かに応じて干渉調整のための電力制御を行なう。図４に示す群セル環境である場合、電力制御は、小型基地局１、小型基地局２、及び小型基地局３によって同様に行われてもよい。ステップ１０３０は、被干渉端末のダウンリンクを保護するために割り当てられたダウンリンクサイレンスリソースで行われてもよい。ダウンリンクサイレンスリソースは、前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局と共有されてもよい。電力制御は小型基地局の送出電力を完全にターンオフさせることを含む。

ステップ１０４０において、小型基地局は被干渉端末の認知（ａｗａｒｅｎｅｓｓ）に関する情報を前記マクロ基地局に送信する。「被干渉端末の認知」とは、小型基地局によって干渉を受けるマクロ端末が存在することを意味する。

ステップ１０５０において、小型基地局は被干渉端末の認知に関する情報に対応するメッセージをマクロ基地局から受信してもよい。「被干渉端末の認知に関する情報」に対応する「メッセージ」は多様な情報を含んでもよい。例えば、「メッセージ」はマクロ端末のダウンリンクスケジュールを含んでもよい。小型基地局は、マクロ端末のダウンリンクスケジュールを参考してダウンリンクサイレンスリソースを設定することによってマクロ端末のダウンリンクを保護することができる。

一方、図１０において明示してはいないが、「アップリンクサイレンスリソース」及び／又は「ダウンリンクサイレンスリソース」に関する情報はマクロ基地局と小型基地局との間で共有されてもよい。ここで、マクロ基地局と小型基地局との間の情報共有はトリガリング（ｔｉｇｇｅｒｉｎｇ）、指示（ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ）、、要求（ｒｅｑｕｅｓｔｉｎｇ）、許可（ｇｒａｎｔｉｎｇ）、シグナリング（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）、エクスチェインジング（ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ）、などによって行われる。

図１０に示す実施形態は、「小型基地局の構成手順」及び「被干渉端末の検出」を含む。「小型基地局の構成手順」は図１１を参照して詳細に説明される。「小型基地局の構成手順」によって小型基地局は小型セル端末から小型基地局に送信される所望する信号とマクロ端末から小型基地局に送信される所望しない干渉信号をさらに区別する。従って、干渉調整のための測定を正確に行なうことができる。

小型基地局における被干渉端末の認知のための方法は２種類の場合を含む。第１に、小型基地局又はマクロ基地局でマクロ端末のリポートに基づいて被干渉端末を認知することである。第２に、小型基地局で被干渉端末のアップリンク送信を検出することによって被干渉端末を認知することである。小型基地局の付近に位置するマクロ端末はデータ及び／又は制御情報をアップリンク上に送信する。
ここで、小型基地局はマクロ端末のアップリンク送信を検出し、ダウンリンクパワーを制御することによって干渉調整を行なう。アップリンクリファレンスシグナルを用いて被干渉端末を検出する場合、アップリンクリファレンスシグナルはデータ又はノイズと区別可能な特徴的なフォーマットを有するか、データ又はノイズと区別可能なマーキングを含む。

図１１は、図１０に示すマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得する例を示す図である。

図１１を参照すると、マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報は下記の４種類の方式のいずれか、又はその組み合わせによって取得され得る。また、「アップリンクサイレンスリソース」及び／又は「ダウンリンクサイレンスリソース」に関する情報も下記の４種類の方式のいずれか、又はその組み合わせによって取得され得る。図１１に示していないが、小型基地局はパワーオンのときマクロ基地局に情報共有をリクエストしてもよい。

ａ）有線バックホール（有線帰路、ｗｉｒｅｌｉｎｅ ｂａｃｋｈａｕｌ）によってホームゲートウェイを経由して取得される。

ｂ）前記マクロ端末からリレーされることによって取得される。

ｃ）前記小型基地局によってサービングされる小型セル端末からリレーされることによって取得される。

ｄ）無線通信によって前記マクロ基地局から直接受信される。

図１１に示す例として、１１１１及び１１１３はホームゲートウェイを経由して情報が共有されるシグナルの流れである。有線バックホールはＳ１インタフェース又はＸ２インタフェースであり得る。

図１１に示す例として、１１２１及び１１２３はマクロ端末のリレーによって情報が共有されるシグナルの流れである。即ち、１１２１でマクロ基地局は、マクロ端末にマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を送信する。マクロ端末は、マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を小型基地局にリレーする。

図１１に示す例として、１１３１及び１１３３は小型セル端末のリレーによって情報が共有されるシグナルの流れである。即ち、１１３１でマクロ基地局は、小型セル端末にマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を送信する。小型セル端末はマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を小型基地局にリレーする。

図１１に示す例として、１１４１はマクロ基地局から小型基地局に情報が直接送信されるシグナルの流れである。

図１１に示す例として、１１５１はマクロ端末がマクロ基地局にアップリンク信号を送信するシグナルの流れであり、１１５３はマクロ端末が小型基地局にアップリンク信号を送信するシグナルの流れである。小型基地局は、マクロ端末のアップリンク信号を検出することによって被干渉端末を認知する。

図１２は、本発明の一実施形態に係るユーザ端末の例を示す図である。

図１２を参照すれば、ユーザ端末１２００は、リレー部１２１０及び干渉調整リクエスト部１２２０を備える。一方、ユーザ端末１２００はマクロ基地局によってサービングされるマクロ端末であるか、小型基地局によってサービングされる小型セル端末であってもよい。

リレー部１２１０は、マクロ基地局から受信されたマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を小型基地局にリレーする。小型基地局はマクロ基地局に情報を送信する。小型基地局からマクロ基地局に情報が送信される場合、リレー部１２１０は小型基地局から受信された情報をマクロ基地局にリレーする。リレー部１２１０の動作によってマクロ基地局と小型基地局との間に多様な情報が共有され得る。例えば、リレー部１２１０は図１１に示す１１２３又は１１３３を行ない得る。

干渉調整リクエスト部１２２０は、小型基地局からの干渉信号受信の有無に応じて干渉調整に関連するメッセージを前記小型基地局又は前記マクロ基地局に送信する。小型基地局によって干渉信号が受信される場合、干渉調整に関連するメッセージは小型基地局の電力制御をリクエストする情報を含む。

ユーザ端末１２００がマクロ端末として動作する場合、ユーザ端末１２００のダウンリンクは小型基地局に割り当てられたダウンリンクサイレンスリソースによって保護される。

本発明の実施形態に係る方法はイメージシグナルプロセッサによって行われてもよい。また、本発明の実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行できるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうちの１つ又はその組合せを含んでもよい。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１０１、１０２、１０３、１２００ ユーザ端末
１１０、２１０ マクロセル
１２０、２２０ 小型セル
１３０、２３０ 小型基地局
１４０、２４０ マクロ基地局
２０５ マクロユーザ、マクロ端末
４１０ マクロ端末の動作スケジューリング
４２０、４３０、４４０ 小型基地局１、２、３の動作スケジューリング
４５０ ＣＳＰ（共通サイレンス区間）
４６０ 時間区間
８００ 通信装置
８１０ スペクトルセンシング部
８１１、８１３ 第１、第２検波部
８２０ セルカバレッジ調節部
８３０ 制御部
９０１ チャネル情報推定部
９０３ 比較値算出部
９０５ 比較部
１２１０ リレー部
１２２０ 干渉調整リクエスト部

Claims (26)

1. 小型基地局によって行われる被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法において、
   マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいて、前記小型基地局のセルカバレッジ内にマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップと、
   前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するか否かに応じて、前記小型基地局のセルカバレッジを調節するステップと、
   を含むことを特徴とする被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
2. 前記小型基地局のセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かは、前記マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリングすることによって判断されることを特徴とする請求項１に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
3. 前記小型基地局は、前記マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するリソースを前記サイレンスリソースに割り当て、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを前記割り当てられたサイレンスリソースを用いて判断することを特徴とする請求項１に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
4. 前記サイレンスリソースは前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局に同一に適用され、前記少なくとも１つの隣接の小型基地局は前記サイレンスリソースに基づいて前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断することを特徴とする請求項３に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
5. マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップは、
   一般的なエネルギー検波方式に基づいてエネルギー検波を行い、前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するステップと、
   前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
6. 前記マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップは、
   受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するステップと、
   前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出するステップと、
   前記比較値と閾値とを比較するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
7. 前記小型基地局のセルカバレッジを調節するステップは、前記小型基地局のセルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かを前記マクロ基地局に通知し、前記小型基地局の送信電力を調節することを特徴とする請求項１に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
8. 一般的なエネルギー検波方式によってセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを判断するステップと、
   前記セルカバレッジ内にマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップと、
   を含むことを特徴とする被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
9. 前記マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なうステップは、
   受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するステップと、
   前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出するステップと、
   前記比較値と閾値とを比較することによってチャネルセンシング結果を提供するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
10. マクロ基地局及び小型基地局と通信可能であり、マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいてセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するか否かを判断し、セルカバレッジ内にマクロ端末が存在するか否かに応じてセルカバレッジを調節する小型基地局によって認知されるように動作することを特徴とするユーザ端末。
11. 前記マクロ基地局に信号を送信するための前記マクロ端末のアップリンクリソースは、前記サイレンスリソース内で割り当てられることを特徴とする請求項１０に記載のユーザ端末。
12. 前記サイレンスリソースは、前記小型基地局に隣接している小型基地局で設定されたサイレンスリソースと同一であることを特徴とする請求項１１に記載のユーザ端末。
13. マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソースに基づいて、セルカバレッジ内にマクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断するスペクトルセンシング部と、
    セルカバレッジ内に前記マクロ端末が存在するか否かに応じて、セルカバレッジを調節するセルカバレッジ調節部と、
    を備えることを特徴とする被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
14. 前記スペクトルセンシング部は、前記マクロ端末から前記マクロ基地局に送信される信号をスニッファリングすることによって、マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断することを特徴とする請求項１３に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
15. 前記マクロ端末に割り当てられたアップリンクリソースに対応するリソースを前記サイレンスリソースに割り当てる制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
16. 前記サイレンスリソースは前記通信装置に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局に同一に適用され、前記少なくとも１つの隣接の小型基地局は前記サイレンスリソースに基づいて前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断することを特徴とする請求項１５に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
17. 前記スペクトルセンシング部は、
    一般的なエネルギー検波方式によって前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在するかを判断する第１検波部と、
    前記マクロ基地局に信号を送信するマクロ端末が存在すれば、マルチ経路チャネルに対する相関関係を考慮してチャネルセンシングを行なう第２検波部と、
    を備えることを特徴とする請求項１３に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
18. 前記第２検波部は、
    受信信号の相関関係を用いてチャネル情報を推定するチャネル情報推定部と、
    前記受信信号及び推定されたチャネル情報を用いてチャネルセンシングのための比較値を算出する比較値算出部と、
    前記比較値と閾値とを比較する比較部と、
    を備えることを特徴とする請求項１７に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信装置。
19. 小型基地局によって行われる被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法において、
    マクロ基地局からマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を取得するステップと、
    前記マクロ端末をセンシングするためのサイレンスリソース及び前記マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報に基づいて前記被干渉端末が存在するか否かを判断するステップと、
    前記被干渉端末が存在するか否かに応じて、前記干渉調整のための電力制御を行なうステップと、
    を含むことを特徴とする被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
20. 前記マクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報は、
    ａ）有線バックホールを介してホームゲートウェイを経由して取得される。
    ｂ）前記マクロ端末からリレーされる。
    ｃ）前記小型基地局によってサービングされる小型セル端末からリレーされる。
    ｄ）無線通信によって前記マクロ基地局から直接受信される。
    の４種類の方式のいずれか、又はその組み合わせによって取得される、ことを特徴とする請求項１９に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
21. 前記サイレンスリソース及び前記アップリンクシグナルに関する情報は、前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局と共有され、前記少なくとも１つの隣接の小型基地局は、前記サイレンスリソース及び前記アップリンクシグナルに関する情報に基づいて前記被干渉端末が存在するか否かを判断することを特徴とする請求項２０に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
22. 前記電力制御を行なうステップは前記被干渉端末のダウンリンクを保護するために割り当てられたダウンリンクサイレンスリソースで行われ、前記ダウンリンクサイレンスリソースは前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局と共有され、前記電力制御は前記小型基地局の送出電力をターンオフさせることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
23. 前記被干渉端末の認知に関する情報を前記マクロ基地局又は前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局に送信するステップと、
    前記被干渉端末の認知に関する情報に対応するメッセージを前記マクロ基地局又は前記小型基地局に隣接している少なくとも１つの隣接の小型基地局から受信するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。
24. マクロ基地局から受信されたマクロ端末のアップリンクシグナルに関する情報を小型基地局にリレーするリレー部と、
    前記小型基地局からの干渉信号受信の有無に応じて干渉調整に関連するメッセージを前記小型基地局又は前記マクロ基地局に送信する干渉調整リクエスト部と、
    を備えることを特徴とするマルチセル環境で被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信システムで用いられるユーザ端末。
25. 前記ユーザ端末のアップリンクリソースは前記小型基地局に割り当てられたサイレンスリソース内で割り当てられ、前記サイレンスリソースは前記小型基地局で被干渉端末を検出するためのリソースとして用いられ、前記ユーザ端末のダウンリンクは前記小型基地局に割り当てられたダウンリンクサイレンスリソースによって保護されることを特徴とする請求項２４に記載のマルチセル環境で被干渉端末を検出して干渉調整を行なう通信システムで用いられるユーザ端末。
26. 被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法において、
    小型基地局のセルカバレッジ内にマクロ端末が存在するかを決定するステップと、
    マクロ端末が存在するか否かに応じて前記小型基地局のセルカバレッジを調節するステップと、
    を含むことを特徴とする被干渉端末を検出して干渉調整を行なう方法。

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