JP2014033473A - 中小規模基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】中小規模基地局が自律的に動作範囲を選択し、選択した動作範囲に従って通信を行う。
【解決手段】通信端末または大規模基地局から送信される無線信号を受信する無線通信部と、前記無線信号を解析して前記通信端末または前記大規模基地局の情報を取得する情報取得部と、前記通信端末または前記大規模基地局の情報に基づき、複数種類の動作範囲のうちのいずれかの動作範囲を選択する動作範囲選択部と；前記複数種類の動作範囲のうちから選択した動作範囲に従って前記無線通信部による通信を制御する通信制御部と、を含む、中小規模基地局。
【選択図】図２

Description

本発明は、中小規模基地局に関する。

近日、次世代の通信ネットワークとして、ヘテロジニアスネットワークが提案されている。このヘテロジニアスネットワークは、マクロセル内で、複数種類の中小規模基地局が、オーバレイ送信またはスペクトラムシェアリングを行うことにより共存するネットワークである。

中小規模基地局としては、ＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ ＲａｄｉｏＨｅａｄ）セル基地局、ホットゾーン基地局（Ｐｉｃｏ／ｍｉｃｒｏ ｃｅｌｌ ｅＮＢ）、フェムセル基地局（Ｈｏｍｅ ｅＮＢ）、および中継装置（リレー基地局）などがあげられる。

上記の各中小規模基地局は、例えば、通信端末とマクロセル基地局間のリンク品質を補強するための動作、エリアキャパシティを増加させるための動作、通信カバレッジを拡張するための動作、または独自セルを運営するための動作を行うことができる。

このような中小規模基地局の動作を固定ネットワーク側から制御する技術は多く存在する。例えば、固定ネットワーク側は、中小規模基地局のスリープモードを管理することにより、中小規模基地局の低消費電力化を図ることができる。なお、中小規模基地局の一例としての中継装置について、例えば非特許文献１に記載されている。

Ｒ１−０９００１５， "Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｎ Ｒｅｌａｙ．ｐｐｔ"， Ｃｈｉｎａ Ｐｏｔｅｖｉｏ， ＣＡＴＴ， Ｊａｎ ２００９

ここで、１の中小規模基地局に、複数種類の動作を実行するための機能が実装される場合が想定される。例えば、通信端末とマクロセル基地局間のリンク品質を補強するための動作、およびエリアキャパシティを増加させるための動作の双方に対応する中小規模基地局が開発されることが想定される。しかし、上記のように中小規模基地局の動作を固定ネットワーク側から制御する場合には、複数種類の動作に対応する中小規模基地局が状況に応じた適切な動作を即時的に実行することが困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、中小規模基地局が自律的に動作範囲を選択し、選択した動作範囲に従って通信を行うことが可能な、新規かつ改良された中小規模基地局を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信端末または大規模基地局から送信される無線信号を受信する無線通信部と、前記無線信号を解析して前記通信端末または前記大規模基地局の情報を取得する情報取得部と、前記通信端末または前記大規模基地局の情報に基づき、複数種類の動作範囲のうちのいずれかの動作範囲を選択する動作範囲選択部と、前記複数種類の動作範囲のうちから選択した動作範囲に従って前記無線通信部による通信を制御する通信制御部と、を含む中小規模基地局が提供される。

前記複数種類の動作範囲は、前記通信端末および前記大規模基地局間のリンク補強のための第１の動作範囲、キャパシティ向上のための第２の動作範囲、通信カバレッジ拡張のための第３の動作範囲、および前記中小規模基地局がセル運営を行う第４の動作範囲を含んでもよい。

前記動作範囲選択部は、前記通信端末および前記大規模基地局間のリンク品質が所定基準を下回った場合に前記第１の動作範囲を選択してもよい。

前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局におけるトラフィックの混雑度が上限を上回っている場合に前記第２の動作範囲を選択してもよい。

前記動作範囲選択部は、前記通信端末の分布が前記大規模基地局のセルエッジに偏っている場合に前記第３の動作範囲を選択するであってもよい。

前記動作範囲選択部は、前記中小規模基地局および前記通信端末が前記大規模基地局のセルエリア外に存在する場合に前記第４の動作範囲を選択してもよい。

前記第１の動作範囲は、前記大規模基地局および前記通信端末間の通信の中継動作、またはＣｏＭＰ動作を含んでもよい。

前記第２の動作範囲は、オーバレイ送信動作を含んでもよい。

前記第３の動作範囲は、前記中継動作、またはセル運営動作を含んでもよい。

前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が有線接続のみである場合は、前記第１の動作範囲および前記第４の動作範囲から動作範囲を選択してもよい。

前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が無線接続のみである場合は、前記第１の動作範囲、前記第２の動作範囲、および前記第３の動作範囲から動作範囲を選択してもよい。

前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が無線接続および有線接続である場合は、前記第１の動作範囲、前記第２の動作範囲、前記第３の動作範囲、および前記第４の動作範囲から動作範囲を選択してもよい。

前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークは、前記中小規模基地局による通信が原因となる干渉を回避するための干渉回避制御を行なってもよい。

以上説明したように本発明によれば、中小規模基地局が自律的に動作範囲を選択し、選択した動作範囲に従って通信を行うことが可能である。

本発明の実施形態による通信システムの構成を示した説明図である。 本発明の実施形態による中小規模基地局の構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態による通信システムにおける全体動作を示したシーケンス図である。 オーバレイ送信時に考慮すべき干渉例を示した説明図である。 動作範囲の選択方法を示した説明図である。 動作範囲の選択方法を示した説明図である。 動作範囲の選択方法を示した説明図である。 動作範囲の選択方法を示した説明図である。 カバレッジ拡張により発生する干渉の具体例を示した説明図である。 調整可能なＳＩＮＲの範囲を示した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じて通信端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、通信端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単に通信端末２０と称する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．本発明の実施形態の要旨
２．動作範囲の選択に用いられる情報
３．各動作範囲の内容
４．動作範囲の選択方法
５．管理サーバによる監視
６．まとめ

＜１．本発明の実施形態の要旨＞
まず、図１を参照し、本発明の実施形態による通信システム１の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による通信システム１の構成を示した説明図である。図１に示したように、本発明の実施形態による通信システム１は、マクロセル基地局１０と、管理サーバ１６と、通信端末２０Ａ〜２０Ｄと、中小規模基地局３０Ａ〜３０Ｄと、を備える。

マクロセル基地局１０は、マクロセル内に存在する中小規模基地局３０および通信端末２０のスケジューリング情報を管理し、このスケジューリング情報に従って中小規模基地局３０および通信端末２０と通信する大規模基地局である。

管理サーバ１６は、マクロセル基地局１０が形成するセルの状態を示す管理情報を各基地局１０から受信し、この管理情報に基づいてマクロセル基地局１０が形成するセルにおける通信を制御する。なお、管理サーバ１６の機能は、マクロセル基地局１０またはいずれかの中小規模基地局に実装されていてもよい。また、管理サーバ１６は、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）やゲートウェイ装置としての機能を有してもよい。

通信端末２０は、中小規模基地局３０またはマクロセル基地局１０と通信するユーザ端末である。この通信端末２０は、例えば携帯電話であってもよいし、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であってもよい。

中小規模基地局３０は、複数の動作範囲から現在状況に適した動作範囲を自律的に選択し、選択した動作範囲に従って通信端末２０と通信を行う。

例えば、中小規模基地局３０Ａは、マクロセル基地局１０および通信端末２０Ａ間の通信リンクが所定品質を下回った場合、図１に示したように、マクロセル基地局１０および通信端末２０Ａ間の通信リンクを補強するための動作範囲（動作範囲Ａ）に従って通信を行う。

また、中小規模基地局３０Ｂは、マクロセルの混雑度が所定基準を上回った場合、図１に示したように、エリアキャパシティを増加させるための動作範囲（動作範囲Ｂ）に従って通信端末２０Ｂと通信を行う。

また、中小規模基地局３０Ｃは、通信端末の分布がマクロセルのセルエッジに偏っている場合、図１に示したように、カバレッジを拡張するための動作範囲（動作範囲Ｃ）に従って通信端末２０Ｃと通信を行う。

また、中小規模基地局３０Ｄは、中小規模基地局３０Ｄおよび通信端末２０Ｄがマクロセルの範囲外である場合、図１に示したように、独自セルを運用する（動作範囲Ｄ）ことにより、通信端末２０Ｄに通信機会を提供する。

以下、このような通信システム１における全体動作を、中小規模基地局３０の構成と併せて説明する。

図２は、本発明の実施形態による中小規模基地局３０の構成例を示した説明図である。図２に示したように、中小規模基地局３０は、無線通信部３１０と、ネットワーク通信部３２０と、情報取得部３３０と、動作範囲選択部３４０と、通信制御部３５０と、を備える。無線通信部３１０は、通信端末２０と無線通信を行うための構成であり、ネットワーク通信部３２０は、マクロセル基地局１０や管理サーバ１６などのネットワーク側と有線通信および／または無線通信するための構成である。

図３は、本発明の実施形態による通信システム１における全体動作を示したシーケンス図である。図３に示したように、マクロセル基地局１０は、マクロセル運用情報を取得し、マクロセル運用情報を管理サーバ１６に報告する（Ｓ１０４）。例えば、ＢＥＲ／ＰＥＲ、再送回数、スループット平均値などの統計値やトラフィック情報などがマクロセル運用情報に該当する。

続いて、管理サーバ１６が、中小規模基地局３０の動作を開始させるか否かを判断する（Ｓ１０８）。具体的には、管理サーバ１６には各中小規模基地局３０の位置情報が登録されており、管理サーバ１６は、ある中小規模基地局３０の通信エリア内に通信端末２０が移動した場合に当該中小規模基地局３０の動作を開始させると判断する。そして、管理サーバ１６は、中小規模基地局３０に動作開始を指示する（Ｓ１１２）。

その後、中小規模基地局３０の無線通信部３１０が、通信端末２０やマクロセル基地局１０から送信される無線信号（例えば、プリアンブル、パイロット信号、リファレンス信号）を受信する（Ｓ１１６、Ｓ１２０）。そして、情報取得部３３０が、無線通信部３１０により受信された無線信号を解析することにより、動作範囲の選択のために用いる情報を取得する（Ｓ１２４）。また、情報取得部３３０は、ネットワーク通信部３２０を介して管理サーバ１６から情報を取得してもよい。

続いて、中小規模基地局３０の動作範囲選択部３４０は、情報取得部３３０により取得された情報に基づき、動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄのうちのいずれかの動作範囲を選択する（Ｓ１２８）。その後、中小規模基地局３０は、選択した動作範囲を管理サーバ１６に通知し、管理サーバ１６から動作パラメータ（例えば、送信電力、スロット、送信レート）を取得する（Ｓ１３２）。

そして、中小規模基地局３０の通信制御部３５０は、動作範囲選択部３４０により選択された動作範囲に従い、管理サーバ１６から取得された動作パラメータを用いて無線通信部３１０の制御を開始する（Ｓ１３６）。その後、管理サーバ１６は、中小規模基地局３０による通信を監視し、例えば中小規模基地局３０による通信が干渉の原因となっている場合には動作パラメータの変更を指示し、干渉が解消されない場合には中小規模基地局３０に動作停止を指示する（Ｓ１４０）。

このように、本発明の実施形態による中小規模基地局３０は、現在状況に適した動作範囲を自律的に選択する。したがって、中小規模基地局３０は、通信環境の変動を即時的に動作範囲に反映させることが可能である。以下、このような本発明の実施形態の関連事項を詳細に説明する。

＜２．動作範囲の選択に用いられる情報＞
本発明の実施形態において、中小規模基地局３０は以下の情報（１）〜情報（６）を動作範囲の選択のために用いる。

情報（１）：マクロセルの運用情報
情報（２）：マクロセル基地局１０の位置情報
情報（３）：マクロセル基地局１０と中小規模基地局３０との間の通信路環境
情報（４）：通信端末２０の位置情報
情報（５）：通信端末２０とマクロセル基地局１０とのペアリング
情報（６）：通信端末２０とマクロセル基地局１０の間の通信リンクの品質

以下、これらの情報の取得方法を順次に説明する。

情報（１）：マクロセルの運用情報
マクロセルの運用情報には、マクロセルのセルＩＤ、セルサーチリスト、中心周波数や帯域幅を示すシステム情報、およびアップリンク／ダウンリンクのトラフィック情報などが該当する。

中小規模基地局３０は、管理サーバ１６と有線で接続されている場合、管理サーバ１６からこのマクロセルの運用情報を取得する。一方、中小規模基地局３０は、管理サーバ１６と有線で接続されていない場合、マクロセル基地局１０から送信されるＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＣＨａｎｎｅｌ）やＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）などを復号することによりマクロセルの運用情報を取得する。また、中小規模基地局３０は、以前の通信時に取得してメモリに格納しておいた周波数情報などをシステム情報として用い、必要に応じて適宜システム情報を更新する。

なお、中小規模基地局３０は、管理サーバ１６との有線通信、およびマクロセル基地局１０との無線通信のいずれによってもマクロセルの運用情報を取得できる場合、所定の基準に従って一方の通信によりマクロセルの運用情報を取得してもよい。例えば、中小規模基地局３０は、無線接続の特性が悪くて無線信号の復号が困難である場合には有線通信を利用し、有線通信のレイテンシが大きい場合には無線通信を利用し、消費電力の低減が期待される場合には消費電力が少ない方の通信を利用してもよい。

情報（２）：マクロセル基地局１０の位置情報
中小規模基地局３０は、このマクロセル基地局１０の位置情報を、マクロセル基地局１０または管理サーバ１６から取得する。または、中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０から受信されるリファレンス信号に基づいてマクロセル基地局１０の位置情報を推定してもよい。

情報（３）：マクロセル基地局１０と中小規模基地局３０との間の通信路環境
中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０と中小規模基地局３０との間の通信路環境を示すこの情報を、マクロセル基地局１０から送信されるダウンリンクリファレンス信号の信号強度やＳＩＮＲなどから推定する。

情報（４）：通信端末２０の位置情報
中小規模基地局３０は、この通信端末２０の位置情報を、固定ネットワークに存在する管理サーバ１６から取得する。

または、中小規模基地局３０は、通信端末２０から送信されるアップリンクリファレンス信号を受信し、受信電力に応じて中小規模基地局３０と通信端末２０との位置関係を推定する。例えば、中小規模基地局３０は、通信端末２０の送信電力を把握できる場合、通信端末２０の送信電力、パスロス、および受信電力に基づいて通信端末２０との距離を推定してもよい。なお、中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０から送信されるＰＤＣＣＨに記載されている、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）やＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）の送信電力制御情報を参照することにより、通信端末２０の送信電力を把握してもよい。

または、中小規模基地局３０は、通信端末２０から送信されるＲＡＣＨの送信信号を受信し、受信電力に応じて中小規模基地局３０と通信端末２０との位置関係を推定する。例えば、中小規模基地局３０は、通信端末２０の送信電力を把握できる場合、通信端末２０の送信電力、パスロス、および受信電力に基づいて通信端末２０との距離を推定してもよい。なお、中小規模基地局３０は、ＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ ＣＨａｎｎｅｌ）のプロセスにおいてマクロセル基地局１０から通信端末２０に送信される送信電力制御情報を参照することにより、通信端末２０の送信電力を把握してもよい。

情報（５）：通信端末２０とマクロセル基地局１０とのペアリング
中小規模基地局３０は、通信端末２０とマクロセル基地局１０とのペアリングを示すこの情報を、固定ネットワークに存在する管理サーバ１６から取得する。

または、中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０から送信されるＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨを復号することにより、通信端末２０がいずれのマクロセル基地局１０と接続中であるかを判断してもよい。

情報（６）：通信端末２０とマクロセル基地局１０の間の通信リンクの品質
中小規模基地局３０は、通信端末２０とマクロセル基地局１０の間の通信リンクの品質を示すこの情報を、固定ネットワークに存在する管理サーバ１６から取得する。

または、通信端末２０から複数回にわたって同一パターンの信号が送信されている場合、ＰＵＳＣＨまたはＲＡＣＨの再送信が繰り返されていると考えられるので、中小規模基地局３０はこのような場合に通信端末２０とマクロセル基地局１０の間の通信リンクが劣悪であると判断してもよい。

または、中小規模基地局３０は、通信端末２０からマクロセル基地局１０に送信されるＰＵＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＵＬレファレンス信号の信号レベルに基づいて通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質を判断してもよい。

＜３．各動作範囲の内容＞
以上、中小規模基地局３０が動作範囲を選択するために用いる情報（１）〜（６）の取得方法の一例を説明した。続いて、動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄの各々の内容を説明する。

（動作範囲Ａ）
動作範囲Ａには、上述したように、マクロセル基地局１０および通信端末２０Ａ間の通信リンクを補強するための通信が含まれる。このような通信の一例として、リレー通信、およびマクロセル基地局１０とのＣｏＭＰ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｏｉｎｔ）送受信が挙げられる。

したがって、動作範囲Ａに従って動作する中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０と異なるリソース（時間−周波数スロット）を取得できる場合、補強すべきリンクの送受信データのリレー通信、またはＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎの状態でのＣｏｍｐ送受信を行う。一方、動作範囲Ａに従って動作する中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０と異なるリソースを取得でない場合、補強すべきリンクの送受信データをマクロセル基地局１０とＣｏＭＰ送受信する。

なお、中小規模基地局３０は、Ｒａｄｉｏ Ｏｎ ＦｉｂｅｒやＸ２＿ＩＦなどの有線インタフェース、または無線インタフェースを利用してマクロセル基地局１０と連携することができる。

（動作範囲Ｂ）
動作範囲Ｂには、上述したように、エリアキャパシティを増加させるための通信が含まれる。このような通信の一例として、オーバレイ送信（あるいは、アンダーレイ送信）が挙げられる。ここで、オーバレイ送信は、マクロセル基地局１０またはマクロセル内のいずれかの中小規模基地局と同一の時間−周波数スロットを利用して通常の基地局動作を行うものであり、リレー通信やＣｏＭＰとは異なる動作である。なお、オーバレイ送信用のスロットには、マクロセル基地局１０の品質を確保するために、マクロセル基地局１０がＰＢＣＨ、Ｓｙｎｃ．ｃｈ、ＰＵＣＣＨ／ＰＤＣＣＨの送信に利用するスロットとは異なるスロットを割り当てることが妥当である。

ただし、オーバレイ送信は、マクロセル内の他通信との干渉原因となるので、中小規模基地局３０は、オーバレイ送信を行う場合には適切に送信電力を制御することが重要となる。

図４は、オーバレイ送信時に考慮すべき干渉例を示した説明図である。図４に示したように、中小規模基地局３０Ｂが通信端末２０Ｂとの通信のためにオーバレイ送信を行うと、中小規模基地局３０Ｂから送信された無線信号が干渉波としてマクロセル基地局１０および通信端末２０Ｘに到達する。

ここで、中小規模基地局３０Ｂは、マクロセル基地局１０との間のパスロス（伝播路）情報に基づき、中小規模基地局３０Ｂがマクロセル基地局１０に与える干渉レベルを、送信電力からパスロスを減算することにより算出できる。同様に、中小規模基地局３０Ｂは、通信端末２０Ｘとの間のパスロスに基づき、中小規模基地局３０Ｂが通信端末２０Ｘに与える干渉レベルを、送信電力からパスロスを減算することにより算出できる。

したがって、中小規模基地局３０Ｂは、マクロセル基地局１０および通信端末２０Ｘに与える干渉レベルが、マクロセル基地局１０および通信端末２０Ｘの干渉許容量を下回るように送信電力を制御することにより、オーバレイ送信を行うことが可能である。

なお、中小規模基地局３０は、オーバレイ送信を行う際に、周囲の通信端末２０に関する情報を取得する。例えば、中小規模基地局３０は、周囲の通信端末２０に関する情報（位置情報、ＩＤ、ＵＬ送信の予約スロット情報など）をマクロセル基地局１０から取得してもよい。または、中小規模基地局３０は、ＰＤＣＣＨを受信して通信端末２０の予約スロット情報を取得してもよいし、ＰＵＳＣＨのリファレンスに基づいて通信端末２０の位置情報を推定してもよい。また、中小規模基地局３０は、中小規模基地局３０と通信端末２０との間の通信路環境を、通信端末２０の予約スロット情報を入手した後に、ＰＵＳＣＨのリファレンスに基づいて推定してもよい。

（動作範囲Ｃ）
動作範囲Ｃには、上述したように、カバレッジを拡張するための通信が含まれる。このような通信の一例として、リレー通信およびオーバレイ送信が挙げられる。

したがって、動作範囲Ｃに従って動作する中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０と異なるリソース（時間−周波数スロット）を取得できる場合、補強すべきリンクの送受信データのリレー通信、または独自セルの運用を行う。一方、動作範囲Ｃに従って動作する中小規模基地局３０は、マクロセル基地局１０と異なるリソースを取得できない場合、マクロセルに対するオーバレイ送信を行う。なお、中小規模基地局３０は、オーバレイ送信時に、送信電力制御やビームステアリングを行うことにより干渉を防止してもよい。

（動作範囲Ｄ）
動作範囲Ｄには、上述したように、独自セルを運用するための通信が含まれる。したがって、動作範囲Ｄに従って動作する中小規模基地局３０は、取得したリソースを用い、最大送信電力などの送信パラメータを制御して、独自セルを運用する。

＜４．動作範囲の選択方法＞
以上、中小規模基地局３０への実装が想定される動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄについて説明した。続いて、中小規模基地局３０による動作範囲の選択方法を説明する。

図５に示したように、中小規模基地局３０の動作範囲選択部３４０は、まず、マクロセル基地局１０または管理サーバ１６と、中小規模基地局３０との接続関係を確認する。そして、動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０または管理サーバ１６と、中小規模基地局３０との接続が有線接続のみである場合、動作範囲Ａおよび動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する（Ｓ４０８）。動作範囲Ａおよび動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する方法は、図６を参照して後述する。

一方、動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０または管理サーバ１６と、中小規模基地局３０との接続が有線接続および無線接続の双方である場合（Ｓ４１２）、動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する（Ｓ４１６）。動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する方法は、図８を参照して後述する。

また、動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０または管理サーバ１６と、中小規模基地局３０との接続が無線接続のみである場合（Ｓ４１２）、動作範囲Ａ、動作範囲Ｂ、および動作範囲Ｃのうちから動作範囲を選択する（Ｓ４２０）。動作範囲Ａ、動作範囲Ｂ、および動作範囲Ｃのうちから動作範囲を選択する方法は、図７を参照して後述する。

図６は、中小規模基地局３０が動作範囲Ａおよび動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する方法を示したフローチャートである。図６に示したように、中小規模基地局３０の動作範囲選択部３４０は、上記の情報（１）および情報（６）を取得可能である場合（Ｓ５０４）、これら情報に基づき、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質が劣悪であるか否かを判断する（Ｓ５０８）。そして、動作範囲選択部３４０は、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０のリンク品質が劣悪である場合には、リンク品質を向上すべく、動作範囲Ａを選択する（Ｓ５１２）。

一方、動作範囲選択部３４０は、情報（１）および情報（６）を取得できないが、情報（１）、（２）および（４）を取得可能である場合（Ｓ５１６）、これら情報に基づき、中小規模基地局３０および通信端末２０が共にマクロセルの範囲外であるか否かを判断する（Ｓ５２０）。そして、動作範囲選択部３４０は、中小規模基地局３０および通信端末２０が共にマクロセルの範囲外である場合、通信端末２０に通信機会を提供すべく、動作範囲Ｄを選択する（Ｓ５２４）。

なお、動作範囲選択部３４０は、Ｓ５１６において情報（１）、（２）および（４）を取得可能でないと判断した場合、および、Ｓ５２０において中小規模基地局３０または通信端末２０の少なくともいずれかがマクロセルの範囲内であると判断した場合、いずれの動作範囲も選択しない。この場合、中小規模基地局３０は通信端末２０に対する送信動作を行わず、初期状態へ移行する（Ｓ５２８）。

図７は、中小規模基地局３０が動作範囲Ａ、動作範囲Ｂ、および動作範囲Ｃのうちから動作範囲を選択する方法を示したフローチャートである。図７に示したように、中小規模基地局３０の動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０と異なるスロットを確保でき（Ｓ６０４）、かつ、情報（１）および（６）を取得可能である場合（Ｓ６０８）、これら情報に基づき、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質が劣悪であるか否かを判断する（Ｓ６１２）。そして、動作範囲選択部３４０は、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質が劣悪である場合には動作範囲Ａを選択する（Ｓ６１６）。

一方、動作範囲選択部３４０は、Ｓ６１２においてリンク品質が劣悪でないと判断し、かつ、情報（１）〜（６）を取得できる場合（Ｓ６２０）、これら情報に基づき、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っているか否かを判断する（Ｓ６２４）。例えば、動作範囲選択部３４０は、マクロセル内の複数の通信端末２０のマクロセル基地局１０からの距離の平均値が所定値を上回っている場合に、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っていると判断してもよい。そして、動作範囲選択部３４０は、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っている場合、カバレッジを拡張すべく、動作範囲Ｃを選択する（Ｓ６２８）。

また、動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０と異なるスロットを確保できず、かつ、情報（１）〜（６）を取得できる場合（Ｓ６３６）、これら情報に基づき、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っているか否かを判断する（Ｓ６４０）。そして、動作範囲選択部３４０は、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っている場合、エリアキャパシティを増加すべく、動作範囲Ｂを選択する（Ｓ６４４）。

一方、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っていない場合、動作範囲選択部３４０は、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っているか否かを判断する（Ｓ６４８）。そして、動作範囲選択部３４０は、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っている場合、カバレッジを拡張すべく、動作範囲Ｃを選択する（Ｓ６２８）。

なお、動作範囲選択部３４０は、Ｓ６２０またはＳ６３６において情報（１）〜（６）を取得可能でないと判断した場合、および、Ｓ６２４またはＳ６４８において通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っていないと判断した場合、いずれの動作範囲も選択しない。この場合、中小規模基地局３０は通信端末２０に対する送信動作を行わず、初期状態へ移行する（Ｓ６３２）。

図８は、中小規模基地局３０が動作範囲Ａ〜動作範囲Ｄのうちから動作範囲を選択する方法を示したフローチャートである。図８に示したように、中小規模基地局３０の動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０と異なるスロットを確保でき（Ｓ７０４）、かつ、情報（１）および（６）を取得可能である場合（Ｓ７０８）、これら情報に基づき、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質が劣悪であるか否かを判断する（Ｓ７１２）。そして、動作範囲選択部３４０は、周囲の通信端末２０とマクロセル基地局１０の間のリンク品質が劣悪である場合には動作範囲Ａを選択する（Ｓ７１６）。

一方、動作範囲選択部３４０は、情報（１）および情報（６）を取得できないが、情報（１）、（２）および（４）を取得可能である場合（Ｓ７２０）、これら情報に基づき、中小規模基地局３０および通信端末２０が共にマクロセルの範囲外であるか否かを判断する（Ｓ７２４）。そして、動作範囲選択部３４０は、中小規模基地局３０および通信端末２０が共にマクロセルの範囲外である場合、通信端末２０に通信機会を提供すべく、動作範囲Ｄを選択する（Ｓ７２８）。一方、中小規模基地局３０または通信端末２０の少なくともいずれかがマクロセルの範囲内である場合、Ｓ７５２の判断が行われる。

また、動作範囲選択部３４０は、マクロセル基地局１０と異なるスロットを確保できず、かつ、情報（１）〜（６）を取得できる場合（Ｓ７４０）、これら情報に基づき、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っているか否かを判断する（Ｓ７４４）。そして、動作範囲選択部３４０は、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っている場合、エリアキャパシティを増加すべく、動作範囲Ｂを選択する（Ｓ７４８）。

一方、マクロセルの混雑度が所定基準を上回っていない場合、動作範囲選択部３４０は、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っているか否かを判断する（Ｓ７５２）。そして、動作範囲選択部３４０は、通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っている場合、カバレッジを拡張すべく、動作範囲Ｃを選択する（Ｓ７５６）。

なお、動作範囲選択部３４０は、Ｓ７３２またはＳ７４０において情報（１）〜（６）を取得可能でないと判断した場合、および、Ｓ７５２において通信端末２０の分布がマクロセルのセルエッジに偏っていないと判断した場合などには、いずれの動作範囲も選択しない。この場合、中小規模基地局３０は通信端末２０に対する送信動作を行わず、初期状態へ移行する（Ｓ７３６）。

＜５．管理サーバによる監視および制御＞
中小規模基地局３０は、上述した方法により動作範囲を選択し、選択した動作範囲に従って通信を開始する。そして、中小規模基地局３０が通信を開始すると、管理サーバ１６が中小規模基地局３０の通信を監視し、必要に応じて干渉回避制御を行う。以下、当該事項について詳細に説明する。

（中小規模基地局３０がオーバレイ送信を行う場合）
管理サーバ１６は、動作範囲ＢまたはＣに従ってオーバレイ送信を行う中小規模基地局３０からの通信状況に関するレポートを監視する。通信状況に関するレポートは、例えば、ＢＥＲ／ＰＥＲ、再送回数、またはスループット平均などの統計値や、トラフィック情報を含む。

ここで、オーバレイ送信を行う中小規模基地局３０が他の中小規模ネットワークに近接しており、エリアスループットなどの指標値が一定レベルよりも減少した場合、または急激に減少した場合、オーバレイ送信に起因する干渉が起きていると考えられる。この場合、管理サーバ１６は、中小規模基地局３０にオーバレイ送信用の他のリソースを割り当てられるか否かを判断する。

そして、管理サーバ１６は、他のリソースを割り当てられる場合、他のリソース、および与干渉対象者の変更を、中小規模基地局３０に通知する。変更後の与干渉対象者は、新規にセンシングまたは情報取得を行い、送信電力制御を実行する。一方、管理サーバ１６は、他のリソースを割り当てられない場合、中小規模基地局３０に動作停止を指示する。

（中小規模基地局３０がセルエリア拡張動作を行う場合）
中小規模基地局３０がリレー通信や独自セルの運用によりセルエリアを拡張した場合、中小規模基地局３０は、他通信との干渉を認識することが困難である。例えば、中小規模基地局３０が図９に示したようにセルエリアを拡張するための通信を通信端末２０Ａと行うと、中小規模基地局３０がマクロセル基地局１０Ｂと通信する通信端末２０Ｙに干渉を与えてしまう場合がある。

このような場合、管理サーバ１６は、中小規模基地局３０に他のリソースを割り当てられるか否かを判断する。そして、管理サーバ１６は、他のリソースを割り当てられる場合、他のリソース、および与干渉対象者の変更を、中小規模基地局３０に通知する。一方、管理サーバ１６は、他のリソースを割り当てられない場合、中小規模基地局３０に動作停止を指示する。

（リンク補強動作を行う中小規模基地局３０Ａ、およびオーバレイ送信を行う中小規模基地局３０Ｂが隣接する場合）
中小規模基地局３０Ａによりリンク補強されている通信リンクは、図１０に示したように、送信電力制御により調整可能なＳＩＮＲの範囲が通常よりも大きくなる。この場合、管理サーバ１６は、リンク補強による干渉許容量の更新値を中小規模基地局３０Ｂに通知し、オーバレイ送信を行う中小規模基地局３０Ｂは、通知された更新値に基づいて送信電力をすることができる。このため、さらなるエリアキャパシティの増加が期待される。

＜６．まとめ＞
以上説明したように、本発明の実施形態による中小規模基地局３０は、現在状況に適した動作範囲を自律的に選択することができる。したがって、中小規模基地局３０は、通信環境の変動を即時的に動作範囲に反映させることが可能である。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書の中小規模基地局３０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、中小規模基地局３０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。また、中小規模基地局３０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した中小規模基地局３０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

また、本発明の実施形態によるマクロセル基地局は、マクロセル内の通信トラフィックの量や、通信端末２０や中小規模基地局３０の分布に応じて、マクロセルのカバー領域、利用するリソース量、または、収容可能な通信端末数や中小規模基地局数が動的に変更してもよい。それに応じて、中小規模基地局は動的に制御動作を変更してもよい。例えば、図１でエリアキャパシティの増加のための通信を行っている中小規模基地局３０Ｂが、マクロセル基地局のマクロセルのカバー領域が動的に縮小した結果、独自セルの運用をするための通信を行う中小規模基地局３０Ｄの動作に動的に切り替わってもよい。

１０ マクロセル基地局
２０ 通信端末
３０ 中小規模基地局
３１０ 無線通信部
３２０ ネットワーク通信部
３３０ 情報取得部
３４０ 動作範囲選択部
３５０ 通信制御部

Claims (13)

1. 通信端末または大規模基地局から送信される無線信号を受信する無線通信部と；
   前記無線信号を解析して前記通信端末または前記大規模基地局の情報を取得する情報取得部と；
   前記通信端末または前記大規模基地局の情報に基づき、複数種類の動作範囲のうちのいずれかの動作範囲を選択する動作範囲選択部と；
   前記複数種類の動作範囲のうちから選択した動作範囲に従って前記無線通信部による通信を制御する通信制御部と；
   を含む、中小規模基地局。
2. 前記複数種類の動作範囲は、前記通信端末および前記大規模基地局間のリンク補強のための第１の動作範囲、キャパシティ向上のための第２の動作範囲、通信カバレッジ拡張のための第３の動作範囲、および前記中小規模基地局がセル運営を行う第４の動作範囲を含む、請求項１に記載の中小規模基地局。
3. 前記動作範囲選択部は、前記通信端末および前記大規模基地局間のリンク品質が所定基準を下回った場合に前記第１の動作範囲を選択する、請求項２に記載の中小規模基地局。
4. 前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局におけるトラフィックの混雑度が上限を上回っている場合に前記第２の動作範囲を選択する、請求項３に記載の中小規模基地局。
5. 前記動作範囲選択部は、前記通信端末の分布が前記大規模基地局のセルエッジに偏っている場合に前記第３の動作範囲を選択するである、請求項４に記載の中小規模基地局。
6. 前記動作範囲選択部は、前記中小規模基地局および前記通信端末が前記大規模基地局のセルエリア外に存在する場合に前記第４の動作範囲を選択する、請求項５に記載の中小規模基地局。
7. 前記第１の動作範囲は、前記大規模基地局および前記通信端末間の通信の中継動作、またはＣｏＭＰ動作を含む、請求項６に記載の中小規模基地局。
8. 前記第２の動作範囲は、オーバレイ送信動作を含む、請求項７に記載の中小規模基地局。
9. 前記第３の動作範囲は、前記中継動作、またはセル運営動作を含む、請求項８に記載の中小規模基地局。
10. 前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が有線接続のみである場合は、前記第１の動作範囲および前記第４の動作範囲から動作範囲を選択する、請求項９に記載の中小規模基地局。
11. 前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が無線接続のみである場合は、前記第１の動作範囲、前記第２の動作範囲、および前記第３の動作範囲から動作範囲を選択する、請求項１０に記載の中小規模基地局。
12. 前記動作範囲選択部は、前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークと、前記中小規模基地局との接続が無線接続および有線接続である場合は、前記第１の動作範囲、前記第２の動作範囲、前記第３の動作範囲、および前記第４の動作範囲から動作範囲を選択する、請求項１１に記載の中小規模基地局。
13. 前記大規模基地局または前記大規模基地局を管理するネットワークは、前記中小規模基地局による通信が原因となる干渉を回避するための干渉回避制御を行う、請求項１２に記載の中小規模基地局。
    

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