JP4482058B1 - 無線通信システム、ネットワーク側装置、小セル基地局、送信電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大セル内の小セル基地局の数が変化する場合であっても、大セル基地局に接続する無線端末の通信速度の低下を抑制できるようにする。
【解決手段】大セルを形成する大セル基地局１００は、大セル内の小セル基地局に接続する無線端末から大セル基地局１００が受ける全干渉量の許容値Ｉ^totalと、大セル内の小セル基地局の数とに基づいて、１つの無線端末から大セル基地局１００が受ける干渉量の上限値Ｉ^capを決定する上限値決定部１２４と、上限値決定部１２４によって決定された上限値Ｉ^capを示す上限値情報を小セル基地局に送信する有線通信部１４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、小セル基地局に接続する無線端末の上りリンク送信電力を制御する無線通信システム、ネットワーク側装置、小セル基地局、送信電力制御方法に関する。

近年、半径数ｍから十数ｍ程度の通信エリアである小セルを形成し、室内に設置可能な小型の基地局である小セル基地局が注目されている。小セル基地局を設置することで、半径数百ｍ程度の通信エリアである大セルを形成する大セル基地局のトラフィック分散や、大セル内の不感地帯のカバーが実現できる。

大セル基地局については、通信事業者がセル間干渉を考慮して設置場所を決めているが、小セル基地局はユーザが任意の場所に設置可能である。このため、大セル基地局が形成する大セル内に小セル基地局が設置されることがある。

このような状況で小セル基地局に接続する無線端末（以下、適宜「小セル端末」と称する）が、大セル基地局に接続する無線端末と同一周波数帯域を通信に使用する場合、大セル基地局が小セル端末からの干渉を受けて、当該大セル基地局に接続する無線端末の通信速度が低下してしまう。

小セル端末から大セル基地局への干渉を抑圧するために、次のような上りリンク送信電力制御方法が提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の方法では、小セル端末から大セル基地局への干渉量の上限値を小セル基地局に組み込んでおく。小セル基地局は、当該上限値と、小セル端末から大セル基地局への伝搬損失とに応じて、小セル端末の送信電力の最大値を決定し、決定した最大値を超えないように小セル端末の送信電力を制御する。

3GPP TR25.967, "Home Node B Radio Frequency (RF) Requirements (FDD)", 7.3 節, "Control of HNB uplink interference", 2009年3月

上記のように、小セル基地局はユーザが任意に設置可能であり、大セル内の小セル基地局の数は変化する。

しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、大セル内の小セル基地局の数が変化する場合が考慮されていないため、次のような問題が生じる。具体的には、大セル内の小セル基地局が増加すると、小セル端末から大セル基地局への全干渉量が増大し、当該大セル基地局に接続する無線端末の通信速度が大きく低下してしまう問題があった。

そこで、本発明は、大セル内の小セル基地局の数が変化する場合であっても、大セル基地局に接続する無線端末の通信速度の低下を抑制できる無線通信システム、ネットワーク側装置、小セル基地局、送信電力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。まず、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（大セルＬＣ）よりも小さい小セル（小セルＳＣ）を形成する小セル基地局（小セル基地局２００）が前記大セル内に複数設置され、前記小セル基地局に接続する無線端末（無線端末３００）の送信電力を前記小セル基地局が制御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（上位装置５００）の少なくとも一方からなるネットワーク側装置は、前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値（許容値Ｉ^total）と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値（上限値Ｉ^cap）を決定する上限値決定部（上限値決定部１２４）と、前記上限値決定部によって決定された前記上限値を示す上限値情報を前記小セル基地局に送信する送信部（有線通信部１４０）とを備え、前記小セル基地局は、前記ネットワーク側装置から前記上限値情報を受信する受信部（有線通信部２４０）と、前記受信部が受信した前記上限値情報と、前記無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値（伝搬損失値ＰＬ_UP）とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値（最大値ｐ^MAX）を決定する最大値決定部（最大値決定部２２２）と、前記最大値決定部が決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御する送信電力制御部（送信電力制御部２２３）とを備えることを要旨とする。ここで、伝搬損失とは、距離減衰、シャドウイング損失、地物通過損失を合わせたものを意味する。

このような特徴によれば、小セル基地局に接続する無線端末（すなわち小セル端末）から大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、大セル内の小セル基地局の数とに基づいて、１つの小セル端末から大セル基地局が受ける干渉量の上限値が決定される。小セル基地局は、当該上限値と、小セル端末から大セル基地局への伝搬損失とに応じて、小セル端末の送信電力の最大値を決定し、決定した最大値を超えないように小セル端末の送信電力を制御する。

これにより、大セル内の小セル基地局の数が変化しても、小セル端末から大セル基地局への干渉量を許容値以下に保つことができ、大セル基地局に接続する無線端末の通信速度の低下を抑制できる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記上限値決定部は、前記大セル内の全ての前記小セル基地局において接続中の無線端末を有する前記小セル基地局の数で前記全干渉量の許容値を割った結果を前記上限値として決定することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記上位装置は、前記小セル基地局の設置状況の情報と前記小セル基地局の通信状況の情報とを管理しており、前記ネットワーク側装置は、前記上位装置が管理している情報を用いて、前記大セル内の前記小セル基地局の数に関する情報を取得する取得部（取得部１２１）を備えることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れかの特徴に係り、前記大セル基地局は、前記大セル基地局が受ける全干渉量を測定する干渉測定部（干渉測定部１２２）を備え、前記ネットワーク側装置は、前記干渉測定部により得られた測定値に基づいて、前記全干渉量の許容値を決定する許容値決定部（許容値決定部１２３）を備えることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記上限値決定部は、前記大セル内の全ての前記小セル基地局の数と、前記大セル内の全ての前記小セル基地局において接続中の無線端末を有する前記小セル基地局の割合を表す係数との乗算結果で、前記全干渉量の許容値を割った結果を前記上限値として決定することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１〜第５の何れかの特徴に係り、前記小セル基地局は、前記伝搬損失値を前記ネットワーク側装置に送信し、前記ネットワーク側装置は、前記小セル基地局から前記伝搬損失値を受信し、前記上限値決定部は、前記全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数と、前記小セル基地局から受信した前記伝搬損失値とに基づいて、前記上限値を決定することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、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前記大セル内に複数設置され、前記小セル基地局に接続する無線端末の送信電力を前記小セル基地局が制御する無線通信システムにおいて、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側装置であって、前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を決定する上限値決定部と、前記上限値決定部によって決定された前記上限値を示す上限値情報を前記小セル基地局に送信する送信部とを備えることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、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し、前記大セル内に設置される小セル基地局であって、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側装置から上限値情報を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記上限値情報と、前記小セル基地局に接続する無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値を決定する最大値決定部と、前記最大値決定部が決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御する送信電力制御部とを備え、前記上限値情報は、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を示し、前記上限値は、前記大セル内の小セル基地局に接続する無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の小セル基地局の数とに基づいて定められることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、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前記大セル内に複数設置される無線通信システムにおいて、前記小セル基地局に接続する無線端末の送信電力を制御する送信電力制御方法であって、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側装置が、前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を決定するステップと、決定された前記上限値を示す上限値情報を前記ネットワーク側装置から前記小セル基地局に送信するステップと、前記小セル基地局が、前記ネットワーク側装置から前記上限値情報を受信するステップと、前記小セル基地局が、受信した前記上限値情報と、前記無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値を決定するステップと、前記小セル基地局が、決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御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、大セル内の小セル基地局の数が変化する場合であっても、大セル基地局に接続する無線端末の通信速度の低下を抑制できる無線通信システム、ネットワーク側装置、小セル基地局、送信電力制御方法を提供できる。

本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本発明の第１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。 本発明の第１実施形態に係る小セル基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る上位装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る動作パターン１を示すシーケンス図である。 本発明の第１実施形態に係る動作パターン２を示すシーケンス図である。 本発明の第１実施形態に係る動作パターン３を示すシーケンス図である。 本発明の第１実施形態に係る動作パターン４を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態に係る上位装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る動作パターン１を示すシーケンス図である。 本発明の第２実施形態に係る動作パターン２を示すシーケンス図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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）第１実施形態
以下の第１実施形態においては、（１．１）無線通信システムの概略構成、（１．２）無線通信システムの詳細構成、（１．３）無線通信システムの動作、（１．４）第１実施形態の効果について説明する。

（１．１）無線通信システムの概略構成
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１の概略構成図である。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 Release 9に基づく構成、または、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ＬＣを形成する大セル基地局１００と、小セルＳＣ１〜ＳＣ３をそれぞれ形成する小セル基地局２００ａ〜２００ｃとを有する。ただし、小セル基地局はユーザによって任意に設置されるため、大セルＬＣの小セル基地局の数は、図１に示す数に限らず、時間の経過に応じて変化する。

大セルＬＣは、半径が例えば数百ｍ程度の通信エリアであり、マクロセルと称される。小セルＳＣ１〜ＳＣ３のそれぞれは、半径が例えば数ｍから十数ｍ程度の通信エリアであり、フェムトセルと称される。なお、LTEおよびLTE-Advancedにおいて小セル基地局は、ホームｅＮｏｄｅＢ（ＨｅＮＢ）と称され、大セル基地局は、マクロｅＮｏｄｅＢ（ＭｅＮＢ）と称される。

小セル基地局２００ａには無線端末３００ａが接続し、小セル基地局２００ｂには無線端末３００ｂが接続し、小セル基地局２００ｃには無線端末３００ｃが接続している。大セル基地局１００には、無線端末４００が接続している。第１実施形態において大セル基地局１００は、ネットワーク側装置を構成する。

小セル基地局２００ａは無線端末３００ａの送信電力を制御し、小セル基地局２００ｂは無線端末３００ｂの送信電力を制御し、小セル基地局２００ｃは無線端末３００ｃの送信電力を制御する。

なお、以下においては、小セルＳＣ１〜ＳＣ３を区別しないときは単に「小セルＳＣ」と称し、小セル基地局２００ａ〜２００ｃを区別しないときは単に「小セル基地局２００」と称し、無線端末３００ａ〜３００ｃを区別しないときは単に「無線端末３００」と称する。

小セル基地局２００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２００は、大セル基地局３００のトラフィックを分散させることや、大セルＬＣ内の不感地帯をカバーすることを目的として、大セルＬＣ内に設置されている。

小セル基地局２００及び大セル基地局３００は、有線通信網であるコアネットワーク１０に接続されている。コアネットワーク１０は通信事業者によって提供され、図示を省略するルータ等により構成される。

コアネットワーク１０には、上位装置５００が接続されている。上位装置５００は、大セル基地局１００及び小セル基地局２００と制御信号を送受信可能な装置である。上位装置５００は、小セル基地局２００の設置状況の情報と、大セル基地局１００及び小セル基地局２００の通信状況の情報とを管理する。LTEおよびLTE-Advancedにおいて上位装置５００としては、MME（mobility management entity）又はserving gatewayが相当する。

小セル基地局２００及び無線端末３００が、大セル基地局１００及び無線端末４００と同一の周波数帯域を通信に使用する場合には、無線端末３００が送信する無線信号が大セル基地局１００に干渉を与える。図１の例では、無線端末３００が送信する無線信号が、大セル基地局１００に干渉を与えている。その結果、無線端末４００と大セル基地局１００との上りリンクにおける通信速度が低下する。

小セル基地局２００は、後述する方法により、大セル基地局１００が無線端末３００から受ける全干渉量が所定量以下となるように、無線端末３００の送信電力を制御する。

（１．２）無線通信システムの詳細構成
次に、無線通信システム１の詳細構成について説明する。

（１．２．１）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、無線端末４００と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、コアネットワーク１０を介して他の大セル基地局又は小セル基地局２００との通信を行う。

制御部１２０は、取得部１２１及び上限値決定部１２４を有する。

取得部１２１は、無線端末３００から大セル基地局１００が受ける全干渉量の許容値（以下、許容値Ｉ^total）と、大セルＬＣ内の小セル基地局２００の数（以下、小セル基地局数）とを取得する。許容値Ｉ^totalが固定であり記憶部１３０に記憶されている場合、取得部１２１は、記憶部１３０から許容値Ｉ^totalを取得する。取得部１２１は、上位装置５００が生成するリストを用いて、小セル基地局数を取得する。当該リストの詳細については後述する。

ここで干渉量とは、無線リソースの割り当て単位であるリソースブロック（ＲＢ）単位での干渉量である。干渉量としては、干渉電力と雑音電力との比であるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｖｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ）が使用できる。

制御部１２０は、許容値Ｉ^totalを可変とするために、干渉測定部１２２及び許容値決定部１２３を有していてもよい。干渉測定部１２２は、大セル基地局１００が受ける全干渉量を測定する。許容値決定部１２３は、干渉測定部１２２により得られた測定値に基づいて許容値Ｉ^totalを決定する。このような方法の詳細については後述する。

上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数とに基づいて、１つの無線端末３００から大セル基地局１００が受ける干渉量の上限値（以下、上限値Ｉ^cap）を決定する。上限値Ｉ^capの決定方法の詳細については後述する。

有線通信部１４０は、上限値決定部１２４によって決定された上限値Ｉ^capを示す上限値情報を小セル基地局２００に送信する。上限値情報とは、上限値Ｉ^cap又はそのインデックスを意味する。以下においては、上限値Ｉ^capをそのまま上限値情報として使用するものとする。第１実施形態において有線通信部１４０は、上限値情報を小セル基地局２００に送信する送信部に相当する。

（１．２．２）小セル基地局の構成
図３は、小セル基地局２００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、小セル基地局２００は、アンテナ部２０１、無線通信部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、及び有線通信部２４０を有する。

無線通信部２１０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、無線端末３００と無線信号の送受信を行う。また、無線通信部２１０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２２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、小セル基地局２００が具備する各種の機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリを用いて構成され、小セル基地局２００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２４０は、コアネットワーク１０を介して大セル基地局１００との通信を行う。第１実施形態において有線通信部２４０は、上限値情報を受信する受信部に相当する。

制御部２２０は、伝搬損失推定部２２１、最大値決定部２２２、及び送信電力制御部２２３を有する。

伝搬損失推定部２２１は、無線端末３００から大セル基地局１００までの伝搬損失を示す伝搬損失値ＰＬ_UPを推定する。伝搬損失値ＰＬ_UPを推定する方法の詳細については後述する。

最大値決定部２２２は、有線通信部２４０が受信した上限値情報（上限値Ｉ^cap）と、伝搬損失推定部２２１が推定した伝搬損失値ＰＬ_UPとに基づいて、無線端末３００の送信電力の最大値ｐ^MAXを決定する。ここで最大値ｐ^MAXは、リソースブロック（ＲＢ）単位での送信電力の最大値である。最大値ｐ^MAXの決定方法の詳細については後述する。

送信電力制御部２２３は、最大値決定部が決定した最大値ｐ^MAXを超えないように無線端末３００の送信電力を制御する。具体的には、送信電力制御部２２３は、最大値ｐ^MAXを超えないように無線端末３００の送信電力を決定し、決定した送信電力の通知を生成する。無線通信部２１０は、送信電力の通知を無線端末３００に送信する。

なお、送信電力の通知を受信した無線端末３００は、当該通知に従った送信電力で無線信号の送信を行う。

（１．２．３）上位装置の構成
図４は、上位装置５００の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、上位装置５００は、有線通信部５１０、制御部５２０、及び記憶部５３０を有する。

有線通信部５１０は、コアネットワーク１０を介して大セル基地局１００及び小セル基地局２００との通信を行う。制御部５２０は、例えばＣＰＵを用いて構成され、上位装置５００が具備する各種の機能を制御する。記憶部５３０は、例えばメモリを用いて構成され、上位装置５００の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。

記憶部５３０は、小セル基地局２００の設置状況の情報と小セル基地局２００の通信状況の情報とを記憶する。小セル基地局２００の設置状況の情報は、大セルＬＣ内の小セル基地局２００の数の情報を含む。小セル基地局２００の通信状況の情報は、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００のうち、接続中の無線端末３００が有る小セル基地局２００を特定する情報を含む。

制御部５２０は、情報管理部５２１及びリスト生成部５２２を有する。

情報管理部５２１は、記憶部５３０が記憶する情報を管理する。具体的には、情報管理部５２１は、記憶部５３０が記憶する情報の作成と、記憶部５３０が記憶する情報の更新とを行う。記憶部５３０が記憶する情報は定期的に更新される。

リスト生成部５２２は、小セル基地局２００の通信状況の情報に基づいて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００のうち、接続中の無線端末３００が有る小セル基地局２００の情報を含むリストを生成する。あるいは、通信状況の情報が得られないような場合には、リスト生成部５２２は、小セル基地局２００の設置状況の情報に基づいて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００の情報を含むリストを生成する。有線通信部５１０は、生成したリストを大セル基地局１００に送信する。

情報管理部５２１及びリスト生成部５２２は、例えば次のような方法でリストを管理・更新する。具体的には、（ａ）大セル基地局１００に隣接している小セル基地局２００のセルＩＤが大セル基地局１００から上位装置５００に通知される、または、（ｂ）小セル基地局２００に隣接している大セル基地局１００のセルＩＤが小セル基地局２００から上位装置５００に通知される、の何れかの方法で情報管理部５２１及びリスト生成部５２２がリストを管理する。大セル基地局１００及び小セル基地局２００は、ハンドオーバーを実行可能にするために、無線端末からの測定レポートを用いてどのセル（基地局）が隣接しているかを探知しており、隣接基地局のリストを保持している。ハンドオーバーには上位装置５００が関わるので、どのセルからどのセルへハンドオーバーが起こったかを上位装置５００が知ることができる。そのため、ハンドオーバーが起こった後において、どのセルにどのセルが隣接しているかのリストを保持できる。なお、上位装置５００は、小セル基地局２００の通信状況を測定することで、無線端末が接続している小セル基地局を把握できる。

（１．３）無線通信システムの動作
次に、第１実施形態に係る無線通信システム１の動作パターン１〜４について説明する。動作パターン１〜４は、個別に実施する場合に限らず、適宜切り換えて実施可能である。

（１．３．１）動作パターン１
図５は、動作パターン１を示すシーケンス図である。

当該動作は、伝搬損失値ＰＬ_UPを推定するための動作（ステップＳ１１〜Ｓ１５）と、それ以外の動作（ステップＳ１１１〜Ｓ１１８）とを含む。ステップＳ１１１〜Ｓ１１８の動作は、周期的に実行される。ステップＳ１１〜Ｓ１５の動作は、周期的に、又はトリガ発生時に実行される。

まず、ステップＳ１１１〜Ｓ１１８について説明する。

ステップＳ１１１において、上位装置５００のリスト生成部５２２は、小セル基地局２００の通信状況の情報に基づいて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００のうち、接続中の無線端末３００が有る小セル基地局２００の情報を含むリストＬを生成する。

ステップＳ１１２において、上位装置５００の有線通信部５１０は、リスト生成部５２２が生成したリストＬを大セル基地局１００に送信する。大セル基地局１００の有線通信部１４０は、コアネットワーク１０を介してリストＬを受信する。大セル基地局１００の記憶部１３０は、リストＬを記憶する（ステップＳ１１３）。

ステップＳ１１４において、大セル基地局１００の上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数（即ち、リストＬの要素数）とに基づいて上限値Ｉ^capを小セル基地局２００毎に決定する。ここでは、式（１）に示すように、許容値Ｉ^totalを小セル基地局数（リストＬの要素数）で均等に分けたものを上限値Ｉ^capとする手法を用いる。

このようにして、大セルＬＣに存在する小セル基地局２００それぞれに対して、１つの無線端末３００からの干渉電力密度の上限値Ｉ^capが定められる。

ステップＳ１１５において、大セル基地局１００の有線通信部１４０は、上限値決定部１２４が決定した上限値Ｉ^capの情報をコアネットワーク１０を介して各小セル基地局２００に送信する。小セル基地局２００の有線通信部２４０は、上限値Ｉ^capの情報をコアネットワーク１０を介して受信する。

ステップＳ１１６において、小セル基地局２００の最大値決定部２２２は、有線通信部２４０が受信した上限値Ｉ^capの情報と、無線端末３００から小セル基地局２００への伝搬損失値ＰＬ_UP（パスロス：距離減衰、シャドウリング損失、地物通過損失を合わせたもの）を用いて、無線端末３００の送信電力密度の最大値ｐ^MAXを以下の式（２）に従って定める。

ステップＳ１１７において、小セル基地局２００の送信電力制御部２２３は、送信電力密度が最大値ｐ^MAX以下となるように無線端末３００の送信電力を定める。

ステップＳ１１８において、小セル基地局２００の無線通信部２１０は、送信電力制御部２２３により得られた送信電力の通知を無線端末３００に送信する。無線端末３００は、当該通知を受信すると、当該通知に従った送信電力で小セル基地局２００への無線信号の送信を行う。

次に、ステップＳ１１〜Ｓ１５について説明する。

大セル基地局１００の無線通信部１１０は、参照信号（Referennce Signal: RS）を周期的に送信している（ステップＳ１１）。無線端末３００は、参照信号ＲＳを受信すると、参照信号ＲＳの受信信号強度（Reference Signal received powe: RSRP）を測定し（ステップＳ１２）、それを接続先の小セル基地局２００へ通知する（ステップＳ１２）。小セル基地局２００の無線通信部２１０は、ＲＳＲＰを無線端末３００から受信する。

ステップＳ１４において、小セル基地局２００の伝搬損失推定部２２１は、大セル基地局１００の参照信号の送信電力と無線端末３００から通知されたＲＳＲＰとから、大セル基地局１００から無線端末３００への伝搬損失値ＰＬ_DOWNを以下の式（３）に従って計算する。

伝搬損失値ＰＬ_DOWN＝大セル基地局１００の参照信号の送信電力／ＲＳＲＰ (3)
ここで、小セル基地局２００において、大セル基地局１００の参照信号の送信電力は既知であるとしたが、不明であるならば、大セル基地局１００の参照信号の送信電力の最大値を用いる。

ステップＳ１５において、小セル基地局２００の伝搬損失推定部２２１は、無線端末３００から大セル基地局１００への伝搬損失値ＰＬ_UPを推定する。ステップＳ１４において求めた伝搬損失値ＰＬ_DOWNは大セル基地局１００から無線端末３００への下りの伝搬損失である。上りと下りとで使用する周波数帯が近い場合には、上りの伝搬損失値ＰＬ_UPは下りの伝搬損失値ＰＬ_DOWNで近似する。使用する周波数帯域が大きく異なる場合は、下りの伝搬損失値ＰＬ_DOWNに補正を加えたものを上りの伝搬損失値ＰＬ_UPとする。

（１．３．２）動作パターン２
図６は、動作パターン２を示すシーケンス図である。動作パターン２においては、動作パターン１と異なる動作について説明する。動作パターン１は許容値Ｉ^totalが固定である場合の動作であったが、動作パターン２では許容値Ｉ^totalが可変である。

ステップＳ２０１において、大セル基地局１００の干渉測定部１２２は、大セル基地局１００が受ける全干渉量を測定する。ここで全干渉量とは、無線端末３００からの干渉量だけでなく、他の干渉源からの干渉量も含まれる。

ステップＳ２０２において、大セル基地局１００の許容値決定部１２３は、干渉測定部１２２によって測定された全干渉量に基づいて許容値Ｉ^totalを定める。例えば、許容値決定部１２３は、大セル基地局１００が受ける全干渉量の一部（ｘ％）を許容値Ｉ^totalとする。

以降の動作は動作パターン１と同様である。

（１．３．３）動作パターン３
図７は、動作パターン３を示すシーケンス図である。動作パターン３においては、動作パターン１と異なる動作について説明する。動作パターン３では、接続中の無線端末３００が有るか否かと無関係に、大セルＬＣ内の小セル基地局２００のリストL’しか得られない場合の動作である。

ステップＳ３０１において、上位装置５００のリスト生成部５２２は、小セル基地局２００の設置状況の情報に基づいて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００の情報を含むリストＬ’を生成する。

ステップＳ３０２において、上位装置５００の有線通信部５１０は、リスト生成部５２２が生成したリストＬ’を大セル基地局１００に送信する。大セル基地局１００の有線通信部１４０は、コアネットワーク１０を介してリストＬ’を受信する。大セル基地局１００の記憶部１３０は、リストＬ’を記憶する（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０４において、大セル基地局１００の上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数（即ち、リストＬ’の要素数）とに基づいて上限値Ｉ^capを小セル基地局２００毎に決定する。ここでは、式（１）において、「リストLの要素数」は「k×リストL’の要素数」に置き換える。kはリストL’の小セル基地局のうち接続している無線端末を持つ小セル基地局の割合を表す係数である。正確なkの値が得られない場合は、システムが定める値を用いる。

以降の動作は動作パターン１と同様である。

（１．３．４）動作パターン４
図８は、動作パターン４を示すシーケンス図である。動作パターン４においては、動作パターン１と異なる動作について説明する。

式(2)のように最大値ｐ^MAXを定めると、無線端末３００が大セル基地局１００から遠ければ遠いほど、最大値ｐ^MAXの値が大きくなり、無線端末３００の間で最大値ｐ^MAXの不公平（即ち、通信速度の不公平）が発生している。一般に、無線端末３００の通信速度を保つ観点からは、最大値ｐ^MAXは大きい方が良い。最大値ｐ^MAXの不公平の問題は、小セル基地局２００から大セル基地局１００への制御信号が送信可能であるならば解決できる。動作パターン４は、通信速度の公平性の確保を目指す動作パターンである。

大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００は、接続中の無線端末３００と大セル基地局１００との間の伝搬損失値ＰＬ_UPを大セル基地局１００に送信する（ステップＳ４０１）。１つの小セル基地局２００に複数の無線端末３００が接続していた場合は、伝搬損失値ＰＬ_UPの平均値を大セル基地局１００に送信する。

ステップＳ４０２において、大セル基地局１００の上限値決定部１２４は、各小セル基地局iへ通知する上限値Ｉ^capを以下の式（４）に従って定める。

ここで、ＰＬUP(i)は、小セル基地局iから通知された伝搬損失値ＰＬ_UPである。Σ記号は、リストLの中のi以外の要素ｊに関する和を表す（後に示す式（５）においても同様）。

上限値Ｉ^capを式（４）で定めると、小セル基地局iに接続する１つの無線端末３００の送信電力密度の最大値ｐ^MAXは、式（５）のようになる。

このように、小セル基地局によらず最大値ｐ^MAXが一定となる。この結果、無線端末３００の送信電力密度の最大値ｐ^MAXに関する公平性が確保できる。

このように、動作パターン４では、小セル基地局２００は、伝搬損失値ＰＬ_UPを大セル基地局１００に送信し、大セル基地局１００の上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数と伝搬損失値ＰＬ_UPとに基づいて上限値Ｉ^capを決定する。これにより、最大値ｐ^MAXを無線端末３００間で一定に保つように、小セル基地局２００毎に上限値Ｉ^capを決定することができる。

（１．４）第１実施形態の効果
本実施形態では、大セル基地局１００は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数とに基づいて上限値Ｉ^capを決定する。小セル基地局２００は、上限値Ｉ^capと伝搬損失値ＰＬ_UPとに基づいて最大値ｐ^MAXを決定し、決定した最大値ｐ^MAXを超えないように無線端末３００の送信電力を制御する。これにより、大セルＬＣ内の小セル基地局２００の数が変化しても、無線端末３００から大セル基地局１００への全干渉量を許容値Ｉ^total以下に保つことができ、大セル基地局１００に接続する無線端末４００の通信速度の低下を抑制できる。

本実施形態では、大セル基地局１００の上限値決定部１２４は、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００において接続中の無線端末３００を有する小セル基地局２００の数で許容値Ｉ^totalを割った結果を上限値Ｉ^capとして決定する。これにより、接続中の無線端末３００を有しない小セル基地局２００を排除した上で上限値Ｉ^capが決定されるため、上限値Ｉ^capが必要以上に低くなることを防止できる。なお、上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalを均一に割ってもよく、許容値Ｉ^totalを不均一に割ってもよい。

本実施形態では、上位装置５００は、小セル基地局２００の設置状況の情報と小セル基地局２００の通信状況の情報とを管理している。大セル基地局１００の取得部１２１は、上位装置５００が管理している情報に基づくリストを用いて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００の数、又は、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００において接続中の無線端末３００を有する小セル基地局２００の数を取得する。これにより、リアルタイムの通信環境に適応させて上限値Ｉ^capを決定可能になる。

本実施形態では、大セル基地局１００は、大セル基地局１００が受ける全干渉量を測定する干渉測定部１２２と、干渉測定部１２２により得られた測定値に基づいて許容値Ｉ^totalを決定する許容値決定部１２３とを有する。これにより、リアルタイムの通信環境に適応させて許容値Ｉ^totalを決定可能になる。

本実施形態では、上限値決定部１２４は、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００の数と、係数ｋとの乗算結果で、許容値Ｉ^totalを割った結果を上限値Ｉ^capとして決定する。これにより、上位装置５００において通信状況の情報（接続中の無線端末３００の情報）が得られないような場合であっても、上限値Ｉ^capを適切に設定できる。

本実施形態では、上限値決定部１２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数と伝搬損失値ＰＬ_UPとに基づいて上限値Ｉ^capを決定する。これにより、最大値ｐ^MAXを無線端末３００間で一定に保つように、小セル基地局２００毎に上限値Ｉ^capを決定することができる。

（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、上限値Ｉ^capの決定と小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知とを大セル基地局１００が行っていたが、第２実施形態では、上限値Ｉ^capの決定と小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知とを上位装置５００が行う。即ち、第２実施形態では、上位装置５００はネットワーク側装置を構成する。

以下、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

（２．１）上位装置の構成
図９は、第２実施形態に係る上位装置５００の構成を示すブロック図である。

図９に示すように、第２実施形態に係る上位装置５００は、制御部５２０が上限値決定部５２４を有している点で第１実施形態と異なる。また、許容値Ｉ^totalが固定である場合、記憶部５３０は、許容値Ｉ^totalを予め記憶している。上限値決定部５２４は、式（２）に従って上限値Ｉ^capを決定する。許容値Ｉ^totalが可変である場合、制御部５２０は、許容値決定部５２３を有していてもよい。その他の構成は第１実施形態と同様である。

（２．２）無線通信システムの動作
次に、第２実施形態に係る無線通信システム１の動作パターン１，２について説明する。動作パターン１，２は、個別に実施する場合に限らず、適宜切り換えて実施可能である。

（２．２．１）動作パターン１
図１０は、第２実施形態に係る動作パターン１を示すシーケンス図である。動作パターン１では、許容値Ｉ^totalが固定であるものとする。

ステップＳ１１１において、上位装置５００のリスト生成部５２２は、小セル基地局２００の通信状況の情報に基づいて、大セルＬＣ内の全ての小セル基地局２００において接続中の無線端末３００が有る小セル基地局２００の情報を含むリストＬを生成する。

ステップＳ５０１において、上位装置５００の記憶部５３０は、リスト生成部５２２が生成したリストＬを記憶する。

ステップＳ５０２において、上位装置５００の上限値決定部５２４は、許容値Ｉ^totalと小セル基地局数（即ち、リストＬの要素数）とに基づいて上限値Ｉ^capを小セル基地局２００毎に決定する。ここでは、式（１）のように、許容値Ｉ^totalを小セル基地局数（リストＬの要素数）で均等に分けたものを上限値Ｉ^capとする手法を用いる。このようにして、大セルＬＣに存在する小セル基地局２００それぞれに対して、１つの無線端末３００からの干渉電力密度の上限値Ｉ^capが上位装置５００において定められる。

ステップＳ５０３において、上位装置５００の有線通信部５１０は、上限値決定部５２４が決定した上限値Ｉ^capの情報をコアネットワーク１０を介して各小セル基地局２００に送信する。小セル基地局２００の有線通信部２４０は、上限値Ｉ^capの情報をコアネットワーク１０を介して受信する。

以降の動作は第１実施形態に係る動作パターン１と同様である。

（２．２．２）動作パターン２
図１１は、第２実施形態に係る動作パターン２を示すシーケンス図である。動作パターン２では、許容値Ｉ^totalが可変であるものとする。

ステップＳ２０１において、大セル基地局１００の干渉測定部１２２は、大セル基地局１００が受ける全干渉量を測定する。ここで全干渉量とは、無線端末３００からの干渉量だけでなく、他の干渉源からの干渉量も含まれる。

ステップＳ６０１において、大セル基地局１００の有線通信部１４０は、干渉測定部１２２によって得られた測定値をコアネットワーク１０を介して上位装置５００に送信する。上位装置５００の有線通信部５１０は、測定値を受信する。

ステップＳ６０２において、上位装置５００の許容値決定部５２３は、通知された全干渉量に基づいて許容値Ｉ^totalを定める。例えば、許容値決定部１２３は、大セル基地局１００が受ける全干渉量の一部（ｘ％）を許容値Ｉ^totalとする。

ステップＳ６０３において、上位装置５００の上限値決定部５２４は、許容値決定部５２３によって決定された許容値Ｉ^totalと、小セル基地局数（即ち、リストＬの要素数）とに基づいて上限値Ｉ^capを小セル基地局２００毎に決定する。

以降の動作は第２実施形態に係る動作パターン１と同様である。

（２．３）第２実施形態の効果
本実施形態によれば、第１実施形態で得られた効果に加えて、次のような効果が得られる。具体的には、大セル基地局１００に追加する処理数を第１実施形態よりも削減できる。

（３）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。

例えば、第１実施形態では、上限値Ｉ^capの決定と小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知とを大セル基地局１００が行い、第２実施形態では、上限値Ｉ^capの決定と小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知とを上位装置５００が行っていた。しかしながら、上限値Ｉ^capの決定を大セル基地局１００が行い、小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知を上位装置５００が行う構成でもよい。あるいは、上限値Ｉ^capの決定を上位装置５００が行い、小セル基地局２００への上限値Ｉ^capの通知を大セル基地局１００が行う構成でもよい。このように、大セル基地局及び上位装置によって、上述した送信電力制御方法を実現するためのネットワーク側装置が構成される。

上述した実施形態では、基地局通信の仕様について特に説明しなかった。以下、基地局通信の仕様について説明する。

大セル基地局１００は、専用線を介して近隣の大セル基地局と接続しており、高速な専用線を利用して基地局通信を行うことができる。このような基地局間インタフェースはX2インターフェースと称される。X2インターフェースを介して、上りリンクにおいて基地局が受ける干渉量を示す情報であるＯＩ（overload indicator）を基地局間で送受信できる。

大セル基地局３００は、受信したＯＩに基づいて、上りリンクにおける送信電力制御を行う。一方、小セル基地局２００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１０に接続される。また、小セル基地局２００は任意の場所に設置されるため、大セル基地局３００間のように専用線によって接続することは困難である。

従って、小セル基地局２００がOIを受信できたとしても、OIは一般公衆回線を経由することになるのでOIの伝送遅延時間が大きくなる可能性が高い。しかしながら、伝送遅延時間に大きな差がある場合のOIを用いた上りリンクにおける送信電力制御法は一般には知られていない。

上述した実施形態では、通信路の高速な時間変動の情報を用いないため、小セル基地局での制御信号の受信遅延に対して強いと予想されるため、そのような課題も解決できる。

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。

１…無線通信システム、１０…コアネットワーク、１００…大セル基地局、１０１…アンテナ部、１１０…無線通信部、１２０…制御部、１２１…取得部、１２２…干渉測定部、１２３…許容値決定部、１２４…上限値決定部、１３０…記憶部、１４０…有線通信部、２００…小セル基地局、２０１…アンテナ部、２１０…無線通信部、２２０…制御部、２２１…伝搬損失推定部、２２２…最大値決定部、２２３…送信電力制御部、２３０…記憶部、２４０…有線通信部、３００…大セル基地局、３００…無線端末、４００…無線端末、５００…上位装置、５１０…有線通信部、５２０…制御部、５２１…情報管理部、５２２…リスト生成部、５２３…許容値決定部、５２４…上限値決定部、５３０…記憶部

Claims (9)

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複数設置され、前記小セル基地局に接続する無線端末の送信電力を前記小セル基地局が制御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側装置は、
   前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を決定する上限値決定部と、
   前記上限値決定部によって決定された前記上限値を示す上限値情報を前記小セル基地局に送信する送信部と
   を備え、
   前記小セル基地局は、
   前記ネットワーク側装置から前記上限値情報を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記上限値情報と、前記無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値を決定する最大値決定部と、
   前記最大値決定部が決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御する送信電力制御部と
   を備える無線通信システム。
2. 前記上限値決定部は、前記大セル内の全ての前記小セル基地局において接続中の無線端末を有する前記小セル基地局の数で前記全干渉量の許容値を割った結果を前記上限値として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記上位装置は、前記小セル基地局の設置状況の情報と前記小セル基地局の通信状況の情報とを管理しており、
   前記ネットワーク側装置は、前記上位装置が管理している情報を用いて、前記大セル内の前記小セル基地局の数に関する情報を取得する取得部を備える請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記大セル基地局は、前記大セル基地局が受ける全干渉量を測定する干渉測定部を備え、
   前記ネットワーク側装置は、前記干渉測定部により得られた測定値に基づいて、前記全干渉量の許容値を決定する許容値決定部を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信システム。
5. 前記上限値決定部は、前記大セル内の全ての前記小セル基地局の数と、前記大セル内の全ての前記小セル基地局において接続中の無線端末を有する前記小セル基地局の割合を表す係数との乗算結果で、前記全干渉量の許容値を割った結果を前記上限値として決定する請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記小セル基地局は、前記伝搬損失値を前記ネットワーク側装置に送信し、
   前記ネットワーク側装置は、前記小セル基地局から前記伝搬損失値を受信し、
   前記上限値決定部は、前記全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数と、前記小セル基地局から受信した前記伝搬損失値とに基づいて、前記上限値を決定する請求項１〜５の何れか一項に記載の無線通信システム。
7. 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複数設置され、前記小セル基地局に接続する無線端末の送信電力を前記小セル基地局が制御する無線通信システムにおいて、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側装置であって、
   前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を決定する上限値決定部と、
   前記上限値決定部によって決定された前記上限値を示す上限値情報を前記小セル基地局に送信する送信部と
   を備えるネットワーク側装置。
8. 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し、前記大セル内に設置される小セル基地局であって、
   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側装置から上限値情報を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記上限値情報と、前記小セル基地局に接続する無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値を決定する最大値決定部と、
   前記最大値決定部が決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御する送信電力制御部と
   を備え、
   前記上限値情報は、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を示し、
   前記上限値は、前記大セル内の小セル基地局に接続する無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の小セル基地局の数とに基づいて定められる小セル基地局。
9. 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複数設置される無線通信システムにおいて、前記小セル基地局に接続する無線端末の送信電力を制御する送信電力制御方法であって、
   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側装置が、前記無線端末から前記大セル基地局が受ける全干渉量の許容値と、前記大セル内の前記小セル基地局の数とに基づいて、１つの前記無線端末から前記大セル基地局が受ける干渉量の上限値を決定するステップと、
   決定された前記上限値を示す上限値情報を前記ネットワーク側装置から前記小セル基地局に送信するステップと、
   前記小セル基地局が、前記ネットワーク側装置から前記上限値情報を受信するステップと、
   前記小セル基地局が、受信した前記上限値情報と、前記無線端末から前記大セル基地局までの伝搬損失を示す伝搬損失値とに基づいて、前記無線端末の送信電力の最大値を決定するステップと、
   前記小セル基地局が、決定した前記最大値を超えないように前記無線端末の送信電力を制御するステップと
   を備える送信電力制御方法。
   

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