JP2015119392A - 無線通信システム及び基地局制御局並びに基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】ヌル対象端末を適切に選択し、無線通信システムのスループットを向上させる。
【解決手段】第１の端末に対しビーム送信を行う第１の基地局と、複数の第２の端末に対し無線送信を行う第２の基地局と、第１及び第２の基地局に通信接続された基地局制御局とを備えた無線通信システムにおいて、第１の基地局は、ビーム送信の際にビーム以外の方向にヌルを向けるものであり、基地局制御局は、複数の第２の端末に関するモビリティ又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比又は干渉電力値に基づき、ヌル対象端末として複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択し、第１の基地局は、第１の端末に対しビーム送信を行うとともにヌル対象端末に対しヌルを向け、第２の基地局は、第１の基地局がヌル対象端末にヌルを向けるタイミングで、ヌル対象端末に対し無線送信を行う。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、無線通信技術に係り、特に複数の基地局間の境界エリアにおいて、複数の基地局が送信する信号の干渉を緩和する技術に関する。

（セルラ無線通信システム）
まず、背景技術のセルラ無線通信システムについて説明する。
セルラ無線通信システムでは、同じ無線周波数を複数のセルで共有するため、あるセルにおける通信が、他セルの通信に対して干渉として働く。例えば、あるセルにおける基地局から端末への下り回線の通信は、近傍のセルにおける下り回線の通信に対し干渉となるため、セル境界付近に位置する端末の受信信号品質が低下する。

図１５は、背景技術におけるセルラ無線通信システムの構成を説明する図である。
セルラ無線通信システムには、複数の基地局１２０−１、１２０−２、…と、複数の端末１１０−１、１１０−２、…とが存在する。図１５において、端末１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４は、基地局１２０−１と無線通信を行っている。基地局１２０−１、１２０−２は、ネットワーク装置１３０と接続することにより、有線ネットワークとの通信路が確保されている。図１５では、端末１１０−１は、基地局１２０−１と最も距離が近く、基地局１２０−１から良好な信号を受信できるため、基地局１２０−１と通信している。

基地局１２０−１、１２０−２は、端末に基地局を認識させるための認識信号であるリファレンス信号（あるいはプリアンブル信号）をそれぞれ送信している。リファレンス信号は、基地局毎に送信する信号系列が異なり、送信する時間帯や通信を行う周波数、あるいはそれら信号系列と時間帯と周波数の組み合わせにおいて、ある地域においてユニークとなるように設計されている。

端末１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４は、基地局１２０−１、１２０−２が送信するユニークなリファレンス信号を受信し、それぞれのリファレンス信号の受信強度を測定して比較することで、現在接続している基地局および隣接する複数の基地局と当該端末間の無線状態を把握する。端末１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４は、リファレンス信号の受信強度が最も強い基地局を、最も距離が近い基地局であると判定する。端末が、最も受信強度の強い基地局が、現在接続している基地局から、隣接している基地局に変わったと判断したときには、より良好な受信状態が期待できる基地局に接続を切り替えるハンドオーバが実施される。

図１５において、信号１２１は、基地局１２０−１の下り回線（基地局から端末への通信）の信号であり、信号１２２は、基地局１２０−１の上り回線（端末から基地局への通信）の信号である。信号１２３は、基地局１２０−２の下り回線の信号である。図１５の例では、基地局１２０−１、１２０−２は、同じ周波数で同じ時間帯にデータ信号を送信しているため、下り信号１２１、１２３は、互いに干渉する可能性がある。セル境界に位置する端末１１０−１は、基地局１２０−１が送信した希望信号１２１を受信するが、同時に基地局１２０−２が送信した信号１２３を受信してしまうので、信号１２３は干渉波となる。端末１１０−１は、その干渉波の影響を受ける。

希望信号電力に対する干渉電力と雑音電力の比は、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）と呼ばれ、希望信号電力／（干渉電力＋雑音電力）で計算される。セル境界では、接続している基地局以外の他セルからの干渉が強くなり、分母の干渉電力値が支配項となるため、ＳＩＮＲが劣化し、高いスループットでの情報伝達が困難となる。

（複数基地局間協調送信技術）
次に、背景技術の複数基地局間協調送信技術について説明する。
近年、第４世代移動体無線通信システム（ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）の技術開発が盛んである。ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの１つに、標準化団体３ＧＰＰで議論されているＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄがある。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄは、複数基地局間協調送信技術（ＣｏＭＰ）を用いることにより、上述した、セルラ無線通信システムにおけるセル境界における通信品質の向上を図る技術である。

図１６は、背景技術のＣｏＭＰ技術の一つであるＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ／Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＣＳ／ＣＢ）方式の例を説明する図である。ＣＳ／ＣＢ方式では、ある端末に対して、あるサブフレーム（周波数を時間帯で区切ったもの）に１つの基地局から送信が行われるときに、他基地局配下の端末に与える干渉を低減するよう、基地局間で協調したビームフォーミングとスケジューリング（送信時間帯の設定）が行われる。

ビームフォーミングとは、同じ位相で強めあい、逆の位相で打ち消しあう電波の性質を利用した技術である。ビームフォーミングでは、受信機のアンテナで電波を強めあうよう、送信機に搭載されている複数のアンテナから送信する電力と位相を自動制御する。その結果、受信側では、ビームフォーミングを用いない場合と比べ、通信品質の向上を図る事ができる。実際の無線通信環境では、様々な要因により、電波の反射、回折、散乱が生じるため、送信機から送信された信号が、受信機まで、どのような経路で伝搬するのかわからない。そのため、受信機側から、受信した信号の振幅や位相などの伝搬路に関する情報、すなわち伝搬路行列をフィードバックしてもらうことで、送信アンテナから送信される信号の電力や位相制御を行う事ができる。

このように、ビームフォーミングを使用することで、ある特定の方向に集中して電波を送ること（ビーム送信）ができるが、それと同時にある特定の方向に電波が飛ばないようビームパターンを形成することもできる。このように特定の方向に集中して強めあうよう送信される電波をビームという。また、特定の方向に電波が飛ばないようにすることを、ヌル（Ｎｕｌｌ）を向けるという。ヌルを用いることで、セルラ無線通信システムにおいて、近接する位置に同一周波数で基地局を配置した場合でも、基地局間および端末基地局間でセル間干渉を抑圧することができる。

図１６において、セル１２０Ａ−１内の端末１１０−１は、基地局１２０−１と無線通信を行っており、セル１２０Ａ−２内の端末１１０−２は、基地局１２０−２と無線通信を行っている。ＣＳ／ＣＢ方式を用いることで、基地局１２０−１が端末１１０−１にビームを送信すると同時に、基地局１２０−２配下の端末１１０−２にヌルを向けることで、セル間干渉を抑圧することができる。同様に、基地局１２０−２が端末１１０−２にビームを送信すると同時に、基地局１２０−１配下の端末１１０−１にヌルを向けることで、セル間干渉を抑圧することができる。

図１７は、背景技術において、セル端に位置する端末に対してＮｕｌｌを向ける一例を説明する図である。図１７において、端末１１０−１は、基地局１２０−１と無線通信を行っており、端末１１０−２と端末１１０−３は、基地局１２０−２と無線通信を行っている。端末１１０−２はセル１２０Ａ−２の中心部にいるので、基地局２１０−１からの干渉が強くないが、端末１１０−３はセル１２０Ａ−２の端に位置しているので、端末１１０−２と比べ、基地局１２０−１から強い干渉を受ける。これによりＳＩＮＲが低下するため、スループットが低下することが問題となる。

（ＨｅｔＮｅｔ）
次に、背景技術におけるＨｅｔＮｅｔについて説明する。
ＨｅｔＮｅｔ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、標準化団体３ＧＰＰで、現在議論されている技術であり、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するマイクロセル（例えば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成される。スマートフォンの普及により、トラヒックの爆発的な増加が進む中、駅前などの高トラヒックエリアにマイクロ基地局を置き、マクロ基地局のトラフィックをオフロードすることで、ネットワークのキャパシティを強化することが期待されている。

しかしながら、マクロセルのカバレッジエリア内に、マイクロ基地局を配置した場合、マクロ基地局からの干渉により、マイクロ基地局配下における端末が強い干渉を受け、スループットが低下する問題がある。

図１８は、背景技術のＨｅｔＮｅｔ環境下において、マイクロ基地局配下の端末が、マクロセルから干渉を受ける一例を説明する図である。図１８において、マクロセル１２０Ａ−１を構成するマクロ基地局１２０−１は端末１１０−１と無線通信を行っており、マイクロセル１２０Ａ−２を構成するマイクロ基地局１２０−２は端末１０−２と無線通信を行っている。マクロ基地局１２０−１と端末１１０−１が通信すると、マイクロ基地局１２０−２と通信する端末１１０−２がマクロ基地局１２０−１から干渉を受け、スループットが低下してしまう。

マクロ基地局１２０−１とマイクロ基地局１２０−２の送信時間帯（サブフレーム）を互いに異なるように同期させ、マクロ基地局１２０−１が無線通信を停止している間に、マイクロ基地局１２０−２がマイクロ基地局１２０−１配下の端末と通信すれば、干渉を防ぐことができるが、マクロ基地局１２０−１のスループットが大幅に低下する問題がある。

下記の特許文献１では、マクロ基地局が、マイクロ基地局配下の端末への干渉電力が小さくなるビームパターンを用いて、ヌルをマイクロ基地局の端末に向けることで、マクロ基地局のスループットを低下させることなく、マイクロ基地局配下の端末のスループットも向上することができる技術が開示されている。特許文献１では、マクロ基地局１２０−１が、端末１１０−１と通信する際にビームフォーミングを実施し、マイクロ基地局１２０−２配下の端末１１０−２にヌルを向けるようにしている。これにより、マイクロ基地局１２０−２は、マクロ基地局１２０−１からの干渉を受けることなく、端末１１０−２と通信することができる。特許文献１の技術を用いることで、マクロ基地局１２０−１のスループットを低下させることなく、マクロ基地局１２０−１からマイクロ基地局１２０−２への干渉を抑圧できる。

特開２０１２−１４７１２５号公報

特許文献１では、マクロ基地局が、マイクロ基地局配下の端末への干渉電力が小さくなるビームパターンを用いて、ヌルをマイクロ基地局の端末に向けることで、マクロ基地局とマイクロ基地局間の干渉を抑制することができる。しかしながら、マイクロ基地局配下にいる端末が複数存在する場合、最も効果的な端末に対して、ヌルを向けることができるとは限らない。例えば、ヌルを向けた端末のモビリティ（移動速度）が大きい場合、端末がヌルを向けた場所と異なる場所に移動してしまうため、セル間干渉を抑圧できないケースも想定される。

ＨｅｔＮｅｔ環境に限らず、セルラ無線通信システムでも同様に、セル間干渉の影響を軽減するためにヌルを向けた場合、ヌルを向けられた端末のモビリティが大きい場合や、端末に対するトラフィックが小さく、かつ周波数利用効率が良い場合、ヌルを向けてもスループットを改善することを期待できない。

また、基地局に搭載されるアンテナ数には限りがあるため、ヌルを向けることのできる端末数には限りがある。例えば、基地局に搭載されるアンテナ数がＮ本の場合、最大（Ｎ−２）端末に対して、ヌルを向けることが知られているが、隣接セル配下に複数の端末が存在する場合、ヌルを向けるべき端末に対して、ヌルを向けることができるとは限らない。

本発明は、ＨｅｔＮｅｔ環境に限らず、無線通信システムにおいて、ヌルを向ける対象の端末を適切に選択し、これにより、無線通信システムのスループットを向上させることを目的とする。

上記課題を解決するための、本願発明の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の端末に対しビーム送信を行う第１の基地局と、複数の第２の端末に対し無線送信を行う第２の基地局と、前記第１の基地局及び前記第２の基地局に通信接続された基地局制御局とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、前記ビーム送信を行う際に、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
前記基地局制御局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択し、
前記第１の基地局は、前記第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ヌル対象端末に対しヌルを向け、
前記第２の基地局は、前記第１の基地局が前記ヌル対象端末に対しヌルを向けるタイミングで、前記ヌル対象端末に対し無線送信を行う無線通信システム。

また、本願発明の代表的な他の構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の基地局及び第２の基地局と通信接続される基地局制御局であって、
前記第１の基地局は、前記第１の基地局と無線接続される第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
前記第２の基地局は、前記第２の基地局と無線接続される複数の第２の端末に対し無線送信を行うものであり、
前記基地局制御局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する基地局制御局。

また、本願発明の代表的な他の構成は、次のとおりである。すなわち、
第２の基地局と通信接続される第１の基地局であって、
前記第１の基地局は、前記第１の基地局と無線接続される第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
前記第２の基地局は、前記第２の基地局と無線接続される複数の第２の端末に対し無線送信を行うものであり、
前記第１の基地局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する基地局。

上記構成によれば、ヌルを向ける対象の端末を適切に選択することができるので、無線通信システムのスループットを向上させることができる。

本発明の第１実施形態における無線通信システムの構成を説明する図である。 第１実施形態における基地局のブロック図である。 第１実施形態における基地局制御局のブロック図である。 第１実施形態の基地局制御局において、ヌルを向けるべき端末を選択する処理フローチャートを説明する図である。 第１実施形態の基地局において、端末のモビリティを設定するための処理フロー図である。 第１実施形態の基地局制御局において、端末毎のＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を判定するための処理フロー図である。 第１実施形態の端末において、隣接セルからの干渉電力を測定するための処理フロー図である。 第１実施形態の基地局から端末に、測定対象となる隣接基地局のリストを通知する例を説明する図である。 第１実施形態の端末が、隣接する基地局リストを受信し、隣接セルからの干渉電力を測定する処理シーケンス図である。 第１実施形態において、基地局制御局が、各基地局配下の端末から収集した端末情報に基づいて、ヌルを向ける端末を選択し、ヌルを向ける送信時間帯を、各基地局に対して通知するシーケンス図である。 本発明の第２実施形態における無線通信システムの構成を説明する図である。 第２実施形態における制御基地局装置のブロック図である。 第２実施形態における従属基地局装置のブロック図である。 第２実施形態において、制御基地局装置が、制御基地局装置と従属基地局装置配下の端末から収集した端末情報に基づいて、ヌルを向ける端末を選択し、ヌルを向ける送信時間帯を、従属基地局装置に対して通知するシーケンス図である。 背景技術におけるセルラ無線通信システムの構成を説明する図である。 背景技術のＣｏＭＰにおけるＣＳ／ＣＢ方式を説明する図である。 背景技術において、セル端に位置する端末に対してヌルを向ける一例を説明する図である。 背景技術のＨｅｔＮｅｔにおける基地局間の干渉を説明する図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の説明において、実質同一部位には、同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。また、無線通信システムとして、セルラシステムであるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を例にして説明するが、本発明の無線通信システムは、ＬＴＥに限らない。

図１は、本発明の第１実施形態における無線通信システムの構成を説明する図である。
図１に示すように、この無線通信システムは、端末１０−１と端末１０−２、基地局２０−１と基地局２０−２、基地局制御局３０を含むように構成されている。端末１０−１と端末１０−２は、それぞれ、基地局２０−１の形成するセル２０Ａ−１と、基地局２０−２の形成するセル２０Ａ−２内に位置している。そして、端末１０−１は、基地局２０−１と無線通信を行っており、端末１０−２は、基地局２０−２と無線通信を行っている。

なお、図１の例では、図を簡明にするために、基地局２０−１配下の端末１０−１と基地局２０−２配下の端末１０−２は、それぞれ１つしか記載されていないが、それぞれ複数存在してもよい。

基地局制御局３０と基地局２０−１との間、基地局制御局３０と基地局２０−２との間は、バックホールリンクを介して通信接続される。バックホールリンクは、基地局間および基地局―基地局制御局間を通信接続する伝送路である。本実施形態では、バックホールリンクの形態は限定されないものとする。

第１実施形態では、基地局制御局３０が、基地局２０−１配下の端末１０−１の端末情報と、基地局２０−２配下の端末１０−２の端末情報とを収集し、これらの端末情報に基づきヌルを向ける端末を選択する。そして、基地局制御局３０が、基地局２０−１に対して、ヌルを向ける端末とタイミングを通知し、基地局２０−２に対して、基地局２０−１からヌルを向けられる端末とタイミングを通知する。

図２は、第１実施形態における基地局のブロック図である。
図２に示すように、基地局２０は、ＮＷ（ＮｅｔＷｏｒｋ）インタフェース部２１と、受信信号解析部２２と、送信信号生成部２３と、ビームパターン計算部２４と、ＢＢ部（ベースバンド信号処理部）２５と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部２６と、アンテナ２６ａとを含むように構成される。

ＮＷインタフェース部２１は、基地局制御局３０との間の接続を行うためのインタフェースであり、モビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値やＳＲＳやスケジューリング情報等を送受信するために用いられる。ここで、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）とは、ヌルとビームを向けるために必要な参照信号である。ＳＲＳ、干渉電力値、モビリティ、Ｔｒａｆｆｉｃ、周波数利用効率については、後述する。

受信信号解析部２２は、端末１０から、該端末１０の伝送品質情報（例えばＣＱＩ）とＳＲＳと干渉電力値等を受信し解析する。受信信号解析部２２は、端末１０の伝送品質情報に基づき、該端末１０のモビリティを算出する。また、受信信号解析部２２は、端末１０のＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率を算出する。ここで、ＣＱＩとは、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒである。ＣＱＩについては、後述する。

送信信号生成部２３は、基地局制御局３０から通知されたスケジューリング情報に基づき、スケジューリング情報で指定されたタイミングで送信信号を生成し、該生成した送信信号をベースバンド信号処理部２５へ出力する。例えば、送信信号生成部２３は、ビームフォーミングを実行時には、ビームパターン計算部２４の計算結果を参照し、スケジューリング情報で指定されたタイミングで、ある方向のビーム信号を生成するとともにヌルを向ける方向を決定する。ヌルを向ける方向は、ビーム信号を送信する際のビームの方向以外の方向である。

ベースバンド信号処理部２５は、ベースバンド信号の信号処理を行なう。ＲＦ部２６は、アナログ送受信信号とベースバンド信号間の周波数変換処理を施し、アンテナ２６ａを介して、端末１０との間で無線送受信を行う。

図３は、第１実施形態における基地局制御局のブロック図である。
図３に示すように、基地局制御局３０は、ＮＷインタフェース部３１と、端末選択部３２と、スケジューリング部３３とを含むように構成される。

ＮＷインタフェース部３１は、基地局２０との間の接続を行うためのインタフェースであり、モビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値やヌルとビームを向けるために必要な参照信号やスケジューリング情報等を送受信するために用いられる。

端末選択部３２は、基地局２０から受信したヌルとビームを向けるために必要な参照信号に基づき、ヌルを向けるべき端末であるヌル対象端末の範囲を絞り込む。この参照信号は、端末１０から受信したＳＲＳに基づくもので、該端末１０の位置情報を含む。例えば、端末選択部３２は、端末１０−１の近くに位置する端末１０に、ヌル対象端末の範囲を絞り込む。そして、上記絞り込んだヌル対象端末の範囲内において、端末選択部３２は、基地局２０から受信したモビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値に基づき、ヌル対象端末を選択する。端末１０の数が多いような場合は、ヌルを向けるべき端末であるヌル対象端末の範囲を絞り込むことが好ましい。

端末選択部３２でヌル対象端末が選択された後、スケジューリング部３３は、例えば、基地局２０−１が端末１０−２に対してヌルを向ける無線リソース（つまり送信時間帯、換言するとタイミング）と、基地局２０−２が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまり送信時間帯、換言するとタイミング）とが一致するように協調スケジューリングを実施し、この協調スケジューリング実施結果であるスケジューリング情報を作成する。そして、スケジューリング部３３は、スケジューリング情報を、ＮＷインタフェース部３１を介して、基地局制御局３０配下の各基地局２０に通知する。

図４は、第１実施形態の基地局制御局において、ヌルを向けるべきヌル対象端末を選択するフローチャートを説明する図である。
まず、基地局制御局３０は、各基地局２０配下の各端末１０の端末情報を収集し、各端末１０のモビリティが所定値以下であるか否かを判定する（図４のステップＳ４１）。モビリティが所定値よりも大きい端末１０は（Ｓ４１でＮｏ）、ヌルを向ける候補から外す、つまり、ヌルを向けない端末とする（Ｓ４５）。モビリティが所定値以下の端末１０は、ヌルを向ける候補とする（Ｓ４１でＹｅｓ）。
なお、ステップＳ４１において、各基地局２０から報告されたモビリティの大小を判定するようにしてもよい。各基地局２０においてモビリティの値を設定する方法は後述する。

モビリティの大きい端末１０にヌルを向けた場合、ヌルを向けた位置から、端末１０が移動してしまうため、ヌルを向けても効果が小さい。モビリティが小さい端末に対して、ヌルを向けると、ヌルを向けた位置に端末がいるため、ヌルを向けることによる効果が期待できる。

次に、基地局制御局３０は、端末１０毎のＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を判定する（Ｓ４２）。Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定値よりも小さい端末１０は（Ｓ４２でＮｏ）、ヌルを向けない端末とする（Ｓ４５）。Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定値以上の端末１０は、ヌルを向ける候補とする（Ｓ４２でＹｅｓ）。基地局制御局３０においてＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を判定する方法の詳細は後述する。

ある端末１０のＴｒａｆｆｉｃ（トラヒック、つまりデータ伝送量）が大きいとは、その端末１０に対して送信すべきデータが基地局２０内に多数残っていることを意味し、ある端末１０のＴｒａｆｆｉｃが小さいとは、その端末１０に対して送信すべきデータが基地局２０内にあまり残っていないことを意味する。

また、ある端末１０の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］が高いとは、使用する無線リソース（周波数や送信時間）に見合うスループットが出ていることを意味し、ある端末１０の周波数利用効率が低いとは、使用する無線リソースに見合わないスループットしか出ていないことを意味する。

以上から、Ｔｒａｆｆｉｃが大きくかつ周波数利用効率が低い端末１０、つまり、Ｔｒａｆｆｉｃに対する周波数利用効率の比率であるＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が大きい端末１０が存在する場合、スループットが出ない端末がシステム内に長時間存在するため、システムスループットが低下する問題がある。そこで、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が大きい端末１０に対してヌルを向けることで、ＳＩＮＲを改善し、システムスループットを改善する。

次に、基地局制御局３０は、各端末１０における隣接基地局２０からの干渉電力値をチェックする（Ｓ４３）。この干渉電力値が、所定の閾値以上の大きい値を示す基地局を、強い干渉を与えている基地局であると判定する。隣接基地局２０からの干渉電力値が所定の閾値よりも小さい端末１０は（Ｓ４３でＮｏ）、ヌルを向けない端末とする（Ｓ４５）。隣接基地局２０からの干渉電力値が所定の閾値以上の端末１０は、ヌルを向ける候補とする（Ｓ４３でＹｅｓ）。干渉電力値の判定に使用する所定の閾値は、この無線通信システムのシステムパラメータで設定するものとする。各端末１０が干渉電力を測定する方法は後述する。

背景技術で紹介したとおり、他セルから強い干渉を受ける端末は、ＳＩＮＲが劣化し、高スループットでの情報伝達が困難となる。そのため基地局から、強い干渉を与えている端末に対してヌルを向けることで、効果的にセル間干渉を抑制し、ＳＩＮＲを改善することができる。

こうして、基地局制御局３０は、上述したＳ４１〜Ｓ４３における判定でＹｅｓであった場合、つまり、モビリティが所定値以下であり、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定値以上であり、隣接基地局からの干渉電力が所定値以上である端末１０を、ヌルを向ける端末と判定し（Ｓ４４）、自身のメモリに記憶しておく。

なお、図４の例では、モビリティ判定、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比の判定、干渉電力判定の順で、ヌルを向けるべき端末１０の絞り込み動作を実施しているが、この絞り込み動作を行う順番は、ヌルを向けるべき端末の選択結果に影響しないので、ヌルを向けるべき端末１０の絞り込み動作の順番はこの限りではない。

ヌルを向けるべき端末１０の絞り込みを行った結果、ヌルを向けるべき端末１０の候補が複数残った場合は、基地局制御局３０は、次の（数１）に示すように、モビリティ値、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、干渉電力値にそれぞれ重みづけを行って、ヌルを向けるべき端末を選択する優先度を決定する。重みづけを実施した結果、優先度が高いものから順に、ヌルを向けるべき端末として選択する。なお、（数１）で用いられるα１、α２、α３は、それぞれ、この無線通信システムのシステムパラメータで指定するものとする。

こうして、基地局制御局３０においてヌルを向けるべき端末１０を決定した後、基地局制御局３０が各基地局２０に対し、例えば、基地局２０−１が基地局２０−２配下の端末１０−２にヌルを向ける無線リソース（つまりタイミング）と、ヌルを向けられる端末１０−２の属する基地局２０−２が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまりタイミング）を通知する。

図１の例では、基地局２０−１から端末１０−１へ無線送信を行っており、基地局２０−２から端末１０−２へ無線送信を行っている。基地局制御局３０は、基地局２０−１と基地局２０−２を制御している。
基地局制御局３０は、ヌル対象端末として端末１０−２を決定した後、基地局２０−１が端末１０−２に対してヌルを向ける無線リソース（つまりタイミング）と、基地局２０−２が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまりタイミング）とが一致するように協調スケジューリングを実施する。そして、協調スケジューリングの結果であるスケジューリング情報を、基地局２０−１と基地局２０−２に通知する。このスケジューリング情報には、基地局２０−１が端末１０−２に対してヌルを向け、かつ、基地局２０−２が端末１０−２にデータ送信するタイミングが含まれる。

基地局２０−１と基地局２０−２は、通知された無線リソース（つまりタイミング）に従い、それぞれ、ヌルを向けるタイミングとデータ送信するタイミングを、自身の送信信号生成部２３にスケジューリング（つまりタイミング設定）する。

本実施形態では、（数１）で得られた、ヌル対象端末を選択する優先度を参照し、優先度が高い端末に対して、無線リソース（つまり送信時間帯）の割り当て機会を増やすことにより、システムスループットの改善を図ることができる。

また、例えば図１の例で、ヌルを向けられた端末１０−２が、ビームフォーミング対応端末でない場合（つまり、基地局２０−２がビームフォーミング対応でない場合）は、基地局２０−２が、基地局２０−１配下の端末１０−１に対してヌルを向けることが不可能であるため、基地局２０−１が端末１０−１へビーム送信する際の無線リソース（つまりタイミング）と、基地局２０−２が端末１０−２へデータ送信する際の無線リソース（つまりタイミング）とを異なるようにする。

図５は、第１実施形態の基地局において、端末のモビリティを設定するための処理フロー図である。図５を参照して、基地局２０においてモビリティを設定する方法を説明する。第１実施形態では、モビリティを設定する手法として、基地局２０と端末１０との間の無線通信の伝送品質をあらわす指標であるＣＱＩを用いるが、他の伝送品質をあらわす指標を用いることも可能である。

まず、各基地局２０は、配下の全端末１０から、定期的にＣＱＩを受信し（Ｓ５１）、各端末１０におけるＣＱＩの時間的な変動値、例えば単位時間当たりの変動値を算出する（Ｓ５１）。そして、ＣＱＩの時間的な変動値に基づき（変動値に応じて）、端末１０のモビリティの大小と値を設定し（Ｓ５３）、該設定したモビリティの大小と値を基地局制御局３０へ報告する（Ｓ５４）。

Ｓ５３において、ＣＱＩ値の時間的変動が所定の閾値以上である場合は、その端末１０のモビリティを大と設定し、ＣＱＩ値の時間的変動が所定の閾値より小さい場合は、その端末１０のモビリティを小と設定する。例えば、ＣＱＩ値の変動値が２以上である場合はモビリティを大と設定し、変動値が２未満の場合はモビリティを小と設定する。この設定に使用する所定の閾値は、この無線通信システムのシステムパラメータで設定するものとする。

なお、図５の例では、基地局２０においてモビリティの値を設定するようにしたが、基地局制御局３０が、基地局２０を介して端末１０から定期的にＣＱＩを収集し、該収集したＣＱＩの時間的な変動値に基づき、端末１０のモビリティの値を設定するように構成してもよい。

図６は、第１実施形態の基地局制御局において、端末毎のＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を判定するための処理フロー図である。図６を参照して、基地局制御局３０が、端末１０毎のＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を判定する方法を説明する。

まず、基地局制御局３０は、配下の各基地局２０から、各基地局２０配下の全端末１０毎のＴｒａｆｆｉｃおよび周波数利用効率情報を受信する（図６のステップＳ６１）。次に、基地局制御局３０は、受信したＴｒａｆｆｉｃおよび周波数利用効率情報に基づき、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を算出し、算出したＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ６２）。

このとき、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定の閾値以上であるか否かは、（数２）に従って判定する。つまり、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が（数２）のＴｈｒｅｓｈｏｌｄ以上であるか否かで判定する。Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、この無線通信システムのシステムパラメータで指定するものとする。

なお、図６の例では、基地局制御局３０が、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を算出し、算出したＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定の閾値以上であるか否かを判定するようにしたが、各基地局２０が、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比を算出し、算出したＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比が所定の閾値以上であるか否かを判定し、該判定結果と算出したＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比とを、基地局制御局３０へ通知するように構成してもよい。

図７は、第１実施形態の端末において、隣接セルからの干渉電力を測定するための処理フロー図である。図７を参照し、端末１０が隣接セルからの干渉電力を求める方法を説明する。
まず、端末１０は、当該端末１０と通信接続している基地局２０から、測定対象となる隣接基地局２０のリストを含む情報を受信する（図７のステップＳ７１）。測定対象となる隣接基地局２０は、例えば、基地局２０のＩＤ（識別子）など、基地局を識別するための基地局識別情報により識別される。

次に、端末１０は、受信した測定対象基地局リストに基づき、測定対象となる隣接基地局２０を認識し設定する（Ｓ７２）。次に、端末１０は、測定対象として設定された基地局２０からの信号電力を測定し、測定した信号電力を干渉電力値とみなす（Ｓ７３）。次に、端末１０は、測定した干渉電力値を、自身の属する基地局２０へ送信して報告し（Ｓ７４）、基地局２０は、端末１０から受信した干渉電力値を、基地局制御局３０へ送信して報告する。

図８は、第１実施形態の基地局から端末に、測定対象となる隣接基地局のリストを通知する例を説明する図である。
図８において、端末１０−１は、基地局２０−１と無線通信を行っており、端末１０−２は、基地局２０−２と無線通信を行っており、端末１０−３は、基地局２０−３と無線通信を行っており、端末１０−４は、基地局２０−４と無線通信を行っており、端末１０−５は、基地局２０−５と無線通信を行っており、端末１０−６は、基地局２０−６と無線通信を行っており、端末１０−７は、基地局２０−７と無線通信を行っている。

また、基地局制御局３０（不図示）と各基地局２０間は、バックホールリンク等の伝送路を介して接続されている。これにより、基地局２０−１から、基地局２０−１と無線通信を行っている端末１０−１に、基地局２０−１に隣接する基地局２０のリストを通知することができる。このとき、基地局２０−１は、前述したように、隣接する基地局２０の基地局識別情報を用いて、基地局２０のリストを通知する。

図８の例では、基地局２０−１は、端末１０−１に近いセルの基地局である、基地局２０−２〜基地局２０−４を、隣接基地局（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）として指定している。しかし、この例に限られるものではなく、基地局２０−１が、基地局２０−１〜基地局２０−７を隣接基地局（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）として指定するように構成してもよい。

図９は、第１実施形態の端末が、隣接する基地局リストを受信し、隣接セルからの干渉電力を測定する処理シーケンス図である。
図９では、図８の例の端末１０−１が、図８の例の基地局２０−１から、測定対象となる隣接基地局（基地局２０−２〜基地局２０−４）のリストを受信し（図９のステップＳ９１）、測定対象となる基地局を認識し設定する（Ｓ９２）。基地局２０−１は、端末１０−１が現在通信している基地局である。

次に、端末１０−１は、基地局２０−１から受信した隣接基地局のリストに含まれるセルＩＤなどの情報に基づき、隣接基地局からの信号を識別可能となる。そして、基地局２０からの下り信号（ＤＬ信号：ダウンリンク信号）を受信すると、測定対象となる隣接基地局（基地局２０−２〜基地局２０−４）からの下り信号（ＤＬ信号）であるか否かを識別し、測定対象となる隣接基地局からの下り信号である場合に、各下り信号Ｓ９３〜Ｓ９５の干渉電力を測定する（Ｓ９６）。その後、端末１０−１は、干渉電力の測定結果を、基地局２０−１へ送信し報告する。

図１０は、第１実施形態において、基地局制御局が、各基地局配下の端末から収集した端末情報に基づいて、ヌルを向ける端末を選択し、ヌルを向ける送信時間帯（つまりタイミング）を、各基地局に対して通知するシーケンス図である。

図１０において、まず、端末１０−１と端末１０−２が基地局２０−１と基地局２０−２に、それぞれ、端末情報Ｓ１０1と端末情報Ｓ１０２を報告する。端末情報Ｓ１０1には、端末１０−１の伝送品質情報とＳＲＳと干渉電力値とが含まれる。端末情報Ｓ１０２には、端末１０−２の伝送品質情報とＳＲＳと干渉電力値とが含まれる。伝送品質情報は、例えばＣＱＩである。ＳＲＳは、ビームとヌルを端末１０に向けるために必要な情報であり、その端末１０の位置情報等を含む。

基地局２０−１は、受信した端末情報Ｓ１０1を用いて統計処理Ｓ１０３を行い、統計処理した結果Ｓ１０５を、基地局制御局３０へ報告する。同様に、基地局２０−２は、受信した端末情報Ｓ１０２を用いて統計処理Ｓ１０４を行い、統計処理した結果Ｓ１０６を、基地局制御局３０へ報告する。Ｓ１０５の情報には、端末１０−１の、モビリティとＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率と干渉電力値とヌルを向けるための参照信号とが含まれる。ヌルを向けるための参照信号は、端末１０−１から受信したＳＲＳに基づく。同様に、Ｓ１０６の情報には、端末１０−２の、モビリティとＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率と干渉電力値とヌルを向けるための参照信号とが含まれる。ヌルを向けるための参照信号は、端末１０−２から受信したＳＲＳに基づく。

基地局制御局３０は、基地局２０−１と基地局２０−２から報告された統計処理結果Ｓ１０５とＳ１０６に基づき、ヌルを向ける端末１０を絞り込んだ上で、選択する処理を実施する（Ｓ１０７）。ヌルを向ける端末１０の選択処理は、上述した図４のフローチャートに基づいて実施する。図１０の例では、ヌルを向ける端末として端末１０−２を選択している。

ヌルを向けるべき端末１０を決めた後、基地局制御局３０は、基地局２０−１に対して、端末１０−２にヌルを向けるための参照信号Ｓ１０８を送信する。参照信号Ｓ１０８を受信することにより、基地局２０−１は、ヌルを向けるべき端末が端末１０−２であることを認識する。

その後、基地局制御局３０は、基地局２０−１が端末１０−２に対してヌルを向ける無線リソース（つまりタイミング）と、基地局２０−２が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまりタイミング）とが一致するように協調スケジューリングを実施し（Ｓ１０９）、協調スケジューリングの結果であるスケジューリング情報Ｓ１１０とＳ１１１を、それぞれ、基地局２０−１と基地局２０−２に対して送信する。スケジューリング情報Ｓ１１０とＳ１１１は、基地局２０−１からヌル対象端末にヌルを向けるタイミングと、基地局２０−２からヌル対象端末に対し無線送信を行うタイミングとを一致させるための情報である。

基地局２０−１は、スケジューリング情報Ｓ１１０を受信した後、端末１０−１からビームを向けるための参照信号Ｓ１１２を受信し、端末１０−２からヌルを向けるための参照信号Ｓ１１３を受信する。これらの参照信号Ｓ１１２と参照信号Ｓ１１３は、ＳＲＳであり、それぞれ、端末１０−１と端末１０−２の最新の位置情報等を含む。

それから、基地局２０−１は、参照信号Ｓ１１２と参照信号Ｓ１１３とスケジューリング情報Ｓ１１０とに基づき、スケジューリング情報Ｓ１１０で指定されたタイミングで、ビームフォーミングを行い（Ｓ１１４）、端末１０−１に対しビームを送信する（Ｓ１１５）とともに、端末１０−２に対しヌルを向ける（Ｓ１１６）。

一方、基地局２０−２は、受信したスケジューリング情報Ｓ１１１により、端末１０−２がヌルを向けられるタイミングを知ることができる。このタイミングに合わせて、基地局２０−２は、端末１０−２に対するデータ送信を行う（Ｓ１１７）。このデータ送信は、ビーム送信であってもよいし、ビーム送信以外の無線送信であってもよい。つまり、このデータ送信は、基地局２０−２がビーム送信可能な基地局である場合は、ビーム送信となるが、基地局２０−２がビーム送信不可能な基地局である場合は、ビーム送信以外の無線送信となる。ビーム送信不可能な基地局は、図２においてビームパターン計算部２４が削除された構成である。

こうして、基地局２０−１が端末１０−２に対しヌルを向けるタイミングと同じタイミングで、基地局２０−２が端末１０−２に対しデータ送信を行うので、セル間干渉を抑圧した無線通信が可能となる。

なお、図１０では、説明の簡略化のために、各基地局２０配下の端末１０の数を１つずつにしているが、実無線環境のように、各基地局２０に接続する端末１０が複数存在する場合でも、基地局制御局３０を用いることで、ヌルを向けるべき複数の端末１０に対して、ヌルを向けることができる。

また、第１実施形態では、モビリティ、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、干渉電力値の３条件を、ヌルを向けるべき端末の選択条件としたが、上記３条件のうち任意の１つ又は２つを、ヌルを向けるべき端末の選択条件とすることも可能である。

また、第１実施形態では、基地局制御局３０が、協調スケジューリングを実施し、スケジューリング情報を作成して、該作成したスケジューリング情報を基地局２０へ送信し、基地局２０が、基地局制御局３０から受信したスケジューリング情報に基づき、ビーム送信するとともにヌルを向けるタイミングや、データ送信を行うタイミングを取得するように構成したが、各基地局２０がビーム送信するとともにヌルを向けるタイミングやデータ送信を行うタイミングを予め決めておく構成とすることも可能である。例えば、基地局２０−１が配下の端末１０に対しビーム送信するタイミングや、基地局２０−２が配下の端末１０に対しデータ送信を行うタイミングを予め決めておく。このように構成した場合は、基地局制御局３０が、協調スケジューリングを実施することや、スケジューリング情報を基地局２０へ送信することは、必要ない。

第１実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（Ａ１）モビリティ、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、干渉電力値の３条件のうち、１つ又は複数の条件を用いて、ヌルを向けるべき端末を選択するように構成したので、ヌルを向けるべき端末を適切に選択することができる。したがって、セルラ無線通信システムにおけるセル間干渉を適切に抑圧することができ、セル間におけるスループットを改善することができる。
（Ａ２）基地局制御局が、第１の基地局からヌル対象端末にヌルを向けるタイミングと、第２の基地局からヌル対象端末に対し無線送信を行うタイミングとを一致させるためのスケジューリング情報を作成し、第１の基地局と第２の基地局へ送信するように構成したので、ヌルを向けるタイミングや無線送信を行うタイミングを予め設定しておく必要がなく、スループットを改善することができる。
（Ａ３）ヌル対象端末が、ビーム送信可能な基地局配下の端末であっても、ビーム送信不可能な基地局配下の端末であっても、セル間干渉を適切に抑圧することができ、セル間におけるスループットを改善することができる。
（Ａ４）ヌルを向けるべき端末が複数存在する場合に、モビリティ、Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、干渉電力値にそれぞれ重みづけを行って、ヌルを向けるべき端末を選択する優先度を決定するように構成したので、ヌルを向けるべき端末を適切に選択することができる。
（Ａ５）基地局において、無線通信の伝送品質（例えばＣＱＩ）を用いて、モビリティを算出するように構成したので、モビリティを容易に取得することができる。
（Ａ６）端末において、当該端末の属する基地局から受信した信号に基づき、干渉電力値を測定するように構成したので、干渉電力値を容易に取得することができる。
（Ａ７）端末が、干渉電力値を測定する対象の基地局を指定されるように構成したので、測定する対象の基地局を絞り込むことができ、干渉電力値を迅速に取得することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図１１は、本発明の第２実施形態における無線通信システムの構成を説明する図である。
図１１に示すように、この無線通信システムは、端末１０−１と端末１０−２、制御基地局装置４０、従属基地局装置５０を含むように構成されている。端末１０−１と端末１０−２は、それぞれ、制御基地局装置４０の形成するセル４０Ａと、従属基地局装置５０の形成するセル５０Ａ内に位置している。そして、端末１０−１は、制御基地局装置４０と無線通信を行っており、端末１０−２は、従属基地局装置５０と無線通信を行っている。

制御基地局装置４０と従属基地局装置５０との間は、バックホールリンク２００を介して通信接続される。バックホールリンク２００は、制御基地局装置４０と従属基地局装置５０との間を接続する伝送路である。本実施形態では、バックホールリンクの形態は限定されないものとする。

第２実施形態では、制御基地局装置４０は、第１実施形態における基地局２０の内部に基地局制御局３０を設けた構成、つまり、第１実施形態における基地局２０と一体的に基地局制御局３０を設けた構成であり、制御基地局装置４０が、第１実施形態における基地局制御局３０の機能を有する。すなわち、制御基地局装置４０が、制御基地局装置４０配下の端末１０−１の端末情報と、従属基地局装置５０配下の端末１０−２の端末情報とを収集し、これらの端末情報に基づきヌルを向ける端末を選択する。ヌルを向ける端末の選択法は、第１実施形態の選択法と同じである。そして、制御基地局装置４０が、協調スケジューリング状況を実施し、ヌルを向けるタイミングを作成して、従属基地局装置５０に対して、例えば、制御基地局装置４０からヌルを向けられる端末とタイミングを通知する。

このように、第２実施形態において、制御基地局装置４０と従属基地局装置５０間で、ヌルを向けるタイミングとヌルを向けられるタイミングを合わせる協調スケジューリングを実施することにより、第１実施形態と同様に、セルラ無線通信システムにおけるセル間干渉を抑圧することができ、セル間におけるスループットを改善することができる。

図１２は、第２実施形態における制御基地局装置のブロック図である。
図１２に示すように、制御基地局装置４０は、ＮＷインタフェース部４１と、受信信号解析部４２と、送信信号生成部４３と、ビームパターン計算部４４と、ＢＢ部（ベースバンド信号処理部）４５と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部４６と、アンテナ４６ａと、端末選択部４７とを含むように構成される。

ＮＷインタフェース部４１は、従属基地局装置５０との間の接続を行うためのインタフェースであり、モビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値やＳＲＳやスケジューリング情報等を送受信するために用いられる。モビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値やＳＲＳやスケジューリング情報は、第１実施形態で説明したとおりである。

受信信号解析部４２は、制御基地局装置４０配下の端末１０から、該端末１０の伝送品質情報（例えばＣＱＩ）とＳＲＳと干渉電力値等を受信し解析する。受信信号解析部４２は、端末１０の伝送品質情報に基づき、該端末１０のモビリティを算出する。また、受信信号解析部４２は、端末１０のＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率を算出する。ＣＱＩは、第１実施形態で説明したとおりである。

端末選択部４７は、受信信号解析部４２で解析した、当該制御基地局装置４０配下の端末１０のヌルとビームを向けるために必要な参照信号と、従属基地局装置５０から受信した、従属基地局装置５０配下の端末１０のヌルとビームを向けるために必要な参照信号とに基づき、ヌルを向けるべき端末であるヌル対象端末の範囲を絞り込む。これらの参照信号は、端末１０から受信したＳＲＳに基づくもので、該端末１０の位置情報を含む。例えば、端末選択部４７は、端末１０−１の近くに位置する端末１０に、ヌル対象端末の範囲を絞り込む。

次に、端末選択部４７は、上記絞り込んだヌル対象端末の範囲内において、受信信号解析部４２で解析し算出した、当該制御基地局装置４０配下の端末１０のモビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値と、従属基地局装置５０から受信した、従属基地局装置５０配下の端末１０のモビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値とに基づき、ヌルを向けるべき端末を選択する。

端末選択部４７は、ヌルを向けるべき端末を選択した後、例えば、制御基地局装置４０が端末１０−２に対してヌルを向ける無線リソース（つまりタイミング）と、従属基地局装置５０が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまりタイミング）とが一致するように協調スケジューリングを実施し、この協調スケジューリング実施結果であるスケジューリング情報を作成する。そして、スケジューリング情報を、ＮＷインタフェース部４１を介して、従属基地局装置５０に通知する。

送信信号生成部４３は、端末選択部４７で作成されたスケジューリング情報に基づき、スケジューリング情報で指定されたタイミングで送信信号を生成し、該生成した送信信号をベースバンド信号処理部４５へ出力する。例えば、送信信号生成部４３は、ビームフォーミングを実行時には、ビームパターン計算部４４の計算結果を参照し、スケジューリング情報で指定されたタイミングで、ビーム信号を生成するとともにヌルを向ける方向を決定する。

ベースバンド信号処理部４５は、ベースバンド信号の信号処理を行なう。ＲＦ部４６は、アナログ送受信信号とベースバンド信号間の周波数変換処理を施し、アンテナ４６ａを介して、端末１０との間で無線送受信を行う。

図１３は、第２実施形態における従属基地局装置のブロック図である。
図１３に示すように、従属基地局装置５０は、ＮＷインタフェース部５１と、受信信号解析部５２と、送信信号生成部５３と、ビームパターン計算部５４と、ＢＢ部（ベースバンド信号処理部）５５と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部５６と、アンテナ５６ａとを含むように構成される。

ＮＷインタフェース部５１は、制御基地局装置４０との間の接続を行うためのインタフェースであり、モビリティやＴｒａｆｆｉｃや周波数利用効率や干渉電力値やＳＲＳやスケジューリング情報等を送受信するために用いられる。

受信信号解析部５２は、従属基地局装置５０配下の端末１０から、該端末１０の伝送品質情報（例えばＣＱＩ）とＳＲＳと干渉電力値等を受信し解析する。受信信号解析部５２は、端末１０の伝送品質情報に基づき、該端末１０のモビリティを算出する。また、受信信号解析部５２は、端末１０のＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率を算出する。

送信信号生成部５３は、制御基地局装置４０から受信したスケジューリング情報に基づき、スケジューリング情報で指定されたタイミングで送信信号を生成し、該生成した送信信号をベースバンド信号処理部５５へ出力する。例えば、送信信号生成部５３は、ビームフォーミングを実行時には、ビームパターン計算部５４の計算結果を参照し、スケジューリング情報で指定されたタイミングで、ビーム信号を生成するとともにヌルを向ける方向を決定する。

ベースバンド信号処理部５５は、ベースバンド信号の信号処理を行なう。ＲＦ部５６は、アナログ送受信信号とベースバンド信号間の周波数変換処理を施し、アンテナ５６ａを介して、端末１０との間で無線送受信を行う。

図１４は、第２実施形態において、制御基地局装置が、制御基地局装置と従属基地局装置配下の端末から収集した端末情報に基づいて、ヌルを向ける端末を選択し、ヌルを向ける送信時間帯（タイミング）を、従属基地局装置に対して通知するシーケンス図である。

図１４において、まず、端末１０−１と端末１０−２が制御基地局装置４０と従属基地局装置５０に、それぞれ、端末情報Ｓ２０1と端末情報Ｓ２０２を報告する。端末情報Ｓ２０1には、端末１０−１の伝送品質情報とＳＲＳと干渉電力値とが含まれる。端末情報Ｓ２０２には、端末１０−２の伝送品質情報とＳＲＳと干渉電力値とが含まれる。伝送品質情報は、例えばＣＱＩである。ＳＲＳは、ビームとヌルを端末１０に向けるために必要な情報であり、その端末１０の位置情報等を含む。

従属基地局装置５０は、受信した端末情報Ｓ２０２を用いて統計処理Ｓ２０４を行い、統計処理した結果Ｓ２０５を、制御基地局装置４０へ報告する。詳しくは、従属基地局装置５０は、従属基地局装置５０配下の全端末１０から、それぞれの端末情報Ｓ２０２を受信し、配下の全端末１０について、それぞれ統計処理Ｓ２０４を行い、それぞれの統計処理結果Ｓ２０５を制御基地局装置４０へ報告する。端末１０−２に関するＳ２０５の情報には、端末１０−２の、モビリティとＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率と干渉電力値とヌルを向けるための参照信号とが含まれる。ヌルを向けるための参照信号は、端末１０−２から受信したＳＲＳに基づく。

制御基地局装置４０は、受信した端末情報Ｓ２０１を用いて統計処理Ｓ２０３を行い、端末１０−１の、モビリティとＴｒａｆｆｉｃと周波数利用効率と干渉電力値とヌルを向けるための参照信号とを取得する。ヌルを向けるための参照信号は、端末１０−１から受信したＳＲＳに基づく。

制御基地局装置４０は、従属基地局装置５０から報告された統計処理結果Ｓ２０５と、自身の統計処理結果とに基づき、ヌルを向ける端末１０を選択する処理を実施する（Ｓ２０６）。ヌルを向ける端末１０の選択は、第１実施形態の図４のフローチャートに基づいて実施する。図１４の例では、ヌルを向けるヌル対象端末として端末１０−２を選択している。

ヌル対象端末を決めた後、制御基地局装置４０は、従属基地局装置５０に対して、選択結果、つまり、ヌル対象端末として端末１０−２を選択したことを通知する（Ｓ２０７）。制御基地局装置４０から選択結果Ｓ２０７を受信した従属基地局装置５０は、制御基地局装置４０がヌル対象端末である端末１０−２にヌルを向けるための参照信号Ｓ２０８を送信する。なお、ヌルを向けるための参照信号は、Ｓ２０５において従属基地局装置５０から制御基地局装置４０へ送信済みなので、参照信号Ｓ２０８は必ずしも送信する必要はない。

その後、基地局制御局３０は、制御基地局装置４０が端末１０−２に対してヌルを向ける無線リソース（つまりタイミング）と、従属基地局装置５０が端末１０−２にデータ送信する無線リソース（つまりタイミング）とが一致するように協調スケジューリングを実施し（Ｓ２０９）、協調スケジューリングの結果であるスケジューリング情報Ｓ２１０を作成し、従属基地局装置５０に対して送信する。

制御基地局装置４０は、スケジューリング情報Ｓ２１０を作成した後、端末１０−１からビームを向けるための参照信号Ｓ２１１を受信し、端末１０−２からヌルを向けるための参照信号Ｓ２１２を受信する。これらの参照信号Ｓ２１１と参照信号Ｓ２１２は、ＳＲＳであり、それぞれ、端末１０−１と端末１０−２の最新の位置情報等を含む。

それから、制御基地局装置４０は、参照信号Ｓ２１１と参照信号Ｓ２１２とスケジューリング情報Ｓ２１０とに基づき、スケジューリング情報Ｓ２１０で指定されたタイミングでビームフォーミングを行い（Ｓ２１３）、スケジューリング情報Ｓ２１０で指定されたタイミングで、端末１０−１に対しビームを送信する（Ｓ２１４）とともに、端末１０−２に対しヌルを向ける（Ｓ２１５）。

一方、従属基地局装置５０は、受信したスケジューリング情報Ｓ２１０により、端末１０−２がヌルを向けられるタイミングを知ることができる。このタイミングに合わせて、従属基地局装置５０は、端末１０−２に対するデータ送信を行う（Ｓ２１６）。

こうして、制御基地局装置４０が端末１０−２に対しヌルを向けるタイミングと同じタイミングで、従属基地局装置５０が端末１０−２に対しデータ送信を行うので、セル間干渉を抑圧した無線通信が可能となる。

図１４の例とは逆に、従属基地局装置５０が端末１０−２に対しビームを送信する（Ｓ２１４に相当）とともに、端末１０−１に対しヌルを向ける（Ｓ２１５に相当）場合は、従属基地局装置５０は、制御基地局装置４０からスケジューリング情報Ｓ２１０を受信した後、端末１０−２からビームを向けるための参照信号Ｓ２１２を受信し、端末１０−１からヌルを向けるための参照信号Ｓ２１１を受信する。

それから、従属基地局装置５０は、参照信号Ｓ２１１と参照信号Ｓ２１２とスケジューリング情報Ｓ２１０とに基づき、スケジューリング情報Ｓ２１０で指定されたタイミングでビームフォーミングを行い（Ｓ２１３に相当）、スケジューリング情報Ｓ２１０で指定されたタイミングで、端末１０−２に対しビームを送信する（Ｓ２１４に相当）とともに、端末１０−１に対しヌルを向ける（Ｓ２１５に相当）。このタイミングに合わせて、制御基地局装置４０は、端末１０−１に対するデータ送信を行う（Ｓ２１６に相当）。

なお、図１１や図１４では、説明の簡略化のために、制御基地局装置４０と従属基地局装置５０配下の端末１０の数を１つずつにしているが、実無線環境のように、制御基地局装置４０と従属基地局装置５０に接続する端末１０が複数存在する場合でも、ヌルを向けるべき複数の端末１０に対して、ヌルを向けることができる。

第２実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
（Ｂ１）制御基地局装置４０を、第１実施形態における基地局制御局３０の機能を有するように構成したので、セルラ無線通信システムにおけるセル間干渉を適切に抑圧することができ、セル間におけるスループットを改善することができる。
（Ｂ２）制御基地局装置４０は、第１実施形態における基地局２０の内部に基地局制御局３０を設けた構成、つまり、第１実施形態における基地局２０と一体的に基地局制御局３０を設けた構成であるので、基地局２０の外部に基地局制御局３０を設けずに済み、より構成を簡素化できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形、組み合わせて実施することができる。
上述した各実施形態では、セルラ無線通信システムを例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、ＨｅｔＮｅｔ等にも適用可能である。

また、本発明は、本発明に係る処理を実行するシステムとしてだけでなく、方法として、或いは、このような方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
また、本発明は、ＣＰＵがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより制御する構成としてもよく、あるいは、ＣＰＵを用いないハードウエア回路として構成してもよい。

１０…端末、２０…基地局、２０Ａ…セル、２１…ＮＷインタフェース部、２２…受信信号解析部、２３…送信信号生成部、２４…ビームパターン計算部、２５…ベースバンド信号処理部、２６…ＲＦ部、２６ａ…アンテナ部、３０…基地局制御局、３１…ＮＷインタフェース、３２…端末選択部、３３…スケジューリング部、４０…制御基地局装置、４０Ａ…セル、４１…ＮＷインタフェース、４２…受信信号解析部、４３…送信信号生成部、４４…ビームパターン計算部、４５…ベースバンド信号処理部、４６…ＲＦ部、４６ａ…アンテナ部、４７…端末選択部、５０…従属基地局装置、５０Ａ…セル、５１…ＮＷインタフェース、５２…受信信号解析部、５３…送信信号生成部、５４…ビームパターン計算部、５５…ベースバンド信号処理部、５６…ＲＦ部、５６ａ…アンテナ部、１１０…端末、１２０…基地局、１２０Ａ…セル、１２１〜１２３…信号、１３０…ネットワーク装置、２００…バックホールリンク。

Claims (14)

1. 第１の端末に対しビーム送信を行う第１の基地局と、複数の第２の端末に対し無線送信を行う第２の基地局と、前記第１の基地局及び前記第２の基地局に通信接続された基地局制御局とを備えた無線通信システムであって、
   前記第１の基地局は、前記ビーム送信を行う際に、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
   前記基地局制御局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択し、
   前記第１の基地局は、前記第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ヌル対象端末に対しヌルを向け、
   前記第２の基地局は、前記第１の基地局が前記ヌル対象端末に対しヌルを向けるタイミングで、前記ヌル対象端末に対し無線送信を行う無線通信システム。
2. 請求項１に記載された無線通信システムであって、
   前記基地局制御局は、前記ヌル対象端末を選択した後、前記第１の基地局から前記ヌル対象端末にヌルを向けるタイミングと、前記第２の基地局から前記ヌル対象端末に対し無線送信を行うタイミングとを一致させるためのスケジューリング情報を作成して、該スケジューリング情報を前記第１の基地局と前記第２の基地局へ送信し、
   前記第１の基地局は、前記基地局制御局から受信した前記スケジューリング情報に基づき、前記第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ヌル対象端末に対しヌルを向け、
   前記第２の基地局は、前記基地局制御局から受信した前記スケジューリング情報に基づき、前記ヌル対象端末に対し無線送信を行う無線通信システム。
3. 請求項１に記載された無線通信システムであって、
   前記第２の基地局は、前記複数の第２の端末に対する前記無線送信としてビーム送信を行うものである無線通信システム。
4. 請求項１に記載された無線通信システムであって、
   前記基地局制御局は、前記モビリティと前記Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比と前記干渉電力値の３つの条件のうち任意の２つの条件、又は、前記３つの条件の全てに基づき、前記ヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する無線通信システム。
5. 請求項４に記載された無線通信システムであって、
   前記基地局制御局は、前記任意の２つの条件、又は、前記３つの条件の全てにそれぞれ重みづけを行って、前記ヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する際の優先度を決定する無線通信システム。
6. 請求項１に記載された無線通信システムであって、
   前記モビリティは、前記複数の第２の端末と前記第２の基地局との間の無線通信の伝送品質に基づき、設定される無線通信システム。
7. 請求項１に記載された無線通信システムであって、
   前記干渉電力値は、前記複数の第２の端末において、前記第１の基地局からの信号を受信することにより測定される無線通信システム。
8. 請求項７に記載された無線通信システムであって、
   前記複数の第２の端末は、前記干渉電力値を測定する対象の基地局を、前記第２の基地局から指定される無線通信システム。
9. 第１の基地局及び第２の基地局と通信接続される基地局制御局であって、
   前記第１の基地局は、前記第１の基地局と無線接続される第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
   前記第２の基地局は、前記第２の基地局と無線接続される複数の第２の端末に対し無線送信を行うものであり、
   前記基地局制御局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する基地局制御局。
10. 請求項９に記載された基地局制御局であって、
    前記基地局制御局は、前記ヌル対象端末を選択した後、前記第１の基地局から前記ヌル対象端末にヌルを向けるタイミングと、前記第２の基地局から前記ヌル対象端末に対し無線送信を行うタイミングとを一致させるためのスケジューリング情報を作成して、該スケジューリング情報を前記第１の基地局と前記第２の基地局へ送信する基地局制御局。
11. 請求項９に記載された基地局制御局であって、
    前記基地局制御局は、前記第１の基地局又は前記第２の基地局と一体的に設けられた基地局制御局。
12. 請求項９に記載された基地局制御局であって、
    前記基地局制御局は、前記モビリティと前記Ｔｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比と前記干渉電力値の３つの条件のうち任意の２つの条件、又は、前記３つの条件の全てに基づき、前記ヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する基地局制御局。
13. 請求項１２に記載された基地局制御局であって、
    前記基地局制御局は、前記任意の２つの条件、又は、前記３つの条件の全てにそれぞれ重みづけを行って、前記ヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する際の優先度を決定する基地局制御局。
14. 第２の基地局と通信接続される第１の基地局であって、
    前記第１の基地局は、前記第１の基地局と無線接続される第１の端末に対しビーム送信を行うとともに、前記ビーム送信のビームの方向以外の方向にヌルを向けるものであり、
    前記第２の基地局は、前記第２の基地局と無線接続される複数の第２の端末に対し無線送信を行うものであり、
    前記第１の基地局は、前記複数の第２の端末に関するモビリティ、又はＴｒａｆｆｉｃ／周波数利用効率比、又は干渉電力値に基づき、前記第１の基地局からヌルを向けるヌル対象端末として前記複数の第２の端末のうちの少なくとも１つを選択する基地局。

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