JP5249863B2 - 基地局装置及び干渉低減方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体無線通信技術に関し、特に、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を採用する移動体無線通信システムにおいて、複数の送信アンテナを有する基地局のセルまたはセクタ境界における隣接周波数の干渉低減技術に関する。

移動体無線通信システムは、複数の基地局装置と、その基地局装置と無線通信を行う複数の移動体端末（又は無線端末）とで構成される。複数の基地局装置は分散して配置され、それぞれの基地局装置から送信される電波が到達する範囲に、セルと呼ばれる無線通信可能な領域を形成している。基地局装置は、指向性アンテナを用いることにより、セルを角度で分割して、セクタと呼ばれる複数の電波到達範囲を持つ場合もある。セクタ構成としては、セルを３つに分割する３セクタ構成、セルを６つに分割する６セクタ構成などが一般的である。セクタは、アンテナの指向性を利用して空間を角度で分割して構成されるセルと見なすこともでき、以下、本願発明においては、両方の概念を含めてセルと称する場合がある。

無線通信システムは、移動体端末の移動に応じて、基地局装置間で次々にハンドオーバを行い、通信を継続する仕組みを備えている。このように、無線通信システムが、端末が移動していても、無線通信を維持することができるように、複数の基地局装置がそれぞれ形成するセルは重なり合っている。この重なり合った領域で、移動体端末が基地局装置と無線通信を行なうと、その通信は領域が重なりあっている別の基地局装置にとっては干渉となる。干渉は、他の移動体端末の通信にとって妨害波であり、無線通信における信号品質の劣化や、スループットの劣化などの要因になる。
セル間干渉を回避または制御する技術としては、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されているようなものがある。

一方、標準化に目を移すと、標準化団体のひとつである３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、ロング ターム エボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）とよばれる直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）をベースとした無線方式が提案されている。非特許文献１には、ＬＴＥにおいて、基地局から指示をして、端末のアンテナ送信モードを変更する技術が開示されている。

一方、別の標準化団体であるＩＥＥＥ８０２．１６ｅでは、モバイル ワイマックス（Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれるＯＦＤＭをベースとした無線方式が提案されており、非特許文献２にあるように、ＦＦＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ）と呼ばれる技術が提唱されている。

また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍでも、非特許文献３にあるように、ＦＦＲが議論されている。非特許文献３と同じ文献の別の節（非特許文献４）では、複数の基地局が連携するネットワークＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）について記載されている。

特開２００８−６１２５０号公報 特開２００９−２１７８７号公報 特開２００９−４４３９７号公報

３ＧＰＰ ＴＳ３６．３３１ ６．３．２（Ｒａｄｉｏ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔｓ） Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ−ＰａｒｔＩ Ａ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ、４．２節（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ） ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ−０８／００３ｒ６）２０．１節（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｕｓｅ） ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ−０８／００３ｒ６）２０．２．２節（Ｍｕｌｔｉ−ＡＢＳ Ｊｏｉｎｔ Ａｎｔｅｎｎａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）

複数のセルが重なり合うセル境界領域における干渉を低減または制御するための技術として、先行技術文献に開示されているような技術がある。これらの技術は、基地局が備えた複数の送信アンテナの電波到達範囲が同一であることを前提に考えたものである。しかし、実際の運用では、アンテナを複数のシステムで共用することで同一の電波到達範囲に設定できない場合や、複数のアンテナから送出される電波を、不均一に遮る建造物等の影響により電波到達範囲が異なる場合がある。送信アンテナのモードを、ＭＩＭＯに適用できない領域において、従来は、基地局が送信ダイバーシチを用いて、端末位置における電波伝搬利得を得る設計としていたが、先述の通り、複数のアンテナの電波到達範囲が不均一な場合には、期待した送信ダイバーシチ利得が得られないだけでなく、電波到達範囲が広いアンテナによる、隣接セルへの干渉の影響が大きくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、個々の無線端末の状態、位置に応じたセル間干渉制御を実現することを目的とする。
また、本発明は、複数の送信アンテナを備えた基地局装置からの、電波到達範囲が異なる場合に、端末位置におけるＳＮＲを、送信ダイバーシチ適用時と同等の値を保ちながら、隣接セルへの干渉を軽減することを目的のひとつとする。本発明は、当該エリアの端末全体でのスループットを向上させることを目的のひとつとする。

複数のアンテナで伝搬距離が異なる場合、送信ダイバーシチ利得が得られないだけではなく、隣接するエリアとの干渉が発生する。その場合は、送信ダイバーシチ利得は得られないが、隣接エリアとの干渉が少ない、伝搬距離が短いアンテナ１本を用いた送信の方が、当該エリアの端末のスループットが向上する。

例えば、基地局装置が、複数の送信アンテナを備え、ＦＦＲを用いた無線通信システムにおいて、複数のアンテナを、一定値以内のチルト角や、利得に設定できない場合、隣接局の境界付近では、伝搬距離が短い方のアンテナのみから送信することで、隣接局との干渉を低減する。

複数の送信アンテナを用いて送信する方法は、例えば、以下の３種類ある。ＦＦＲのリユースキャリアを割当てるエリアでは、ＭＩＭＯを用い無線リソースの有効利用を行う。個別キャリアを割当てるエリアでは、アンテナチルト角と利得が一定値以内の場合には、送信ダイバーシチを用いて利得を得、一定値を超える場合には、１アンテナ送信とし、干渉範囲を狭める。

本発明の第1の解決手段によると、
第１チルト角で電波を送出する第１アンテナと、
第１チルト角と異なる第２チルト角で電波を送出する第２アンテナと、
前記第１及び第２アンテナを介して無線信号を送受信するための無線部と、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのいずれかの１アンテナで信号を前記端末に送信する第１モードと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを含む複数アンテナで信号を端末に送信する第２モードとを切り替え、前記第１アンテナ及び／又は前記第２アンテナを介して前記端末と信号を送受信するためのベースバンド部と、
を備え、
前記端末において測定される、自基地局装置からの信号の受信品質と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質に基づき、該受信品質の差が予め定められた基準より小さい場合に、前記第１モードで信号を送信し、
前記端末において測定される、自基地局装置からの信号の受信品質と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質に基づき、該受信品質の差が前記予め定められた基準より大きい場合に、前記第２モードで信号を送信する基地局装置が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
第１チルト角で電波を送出する第１アンテナと、該第１チルト角と異なる第２チルト角で電波を送出する第２アンテナとを有する基地局装置において、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのいずれかの１アンテナで信号を前記端末に送信する第１モードと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを含む複数アンテナで信号を端末に送信する第２モードとを切り替えて、該基地局装置のセルに隣接するセルへの干渉を低減する干渉低減方法であって、
基地局装置は、端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質と自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定するよう要求することと、
端末が、該基地局装置からの信号の受信品質と、隣接基地局装置からの信号の受信品質を測定することと、
前記第２モードで信号を送信する基地局装置が、端末において測定された、自基地局装置からの信号の受信品質と隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が予め定められた基準より小さい場合に、前記第２モードから前記第１モードに切り替えること
あるいは、前記第１モードで信号を送信する基地局装置が、端末において測定された、自基地局装置からの信号の受信品質と隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より大きい場合に、前記第１モードから前記第２モードに切り替えることと
を含む干渉低減方法が提供される。

本発明によると、上記課題を解決するためになされたもので、個々の無線端末の状態、位置に応じたセル間干渉制御を実現することができる。
本発明によれば、複数の送信アンテナを備えた基地局からの、電波到達範囲が異なる場合に、端末位置におけるＳＮＲを、送信ダイバーシチ適用時と同等の値を保ちながら、隣接セルへの干渉を軽減することができる。本発明によると、当該エリアの端末全体でのスループットが向上する。

本発明を適用する移動体通信システムの構成例を説明する図である。 送信アンテナが１本のシステムにおける基地局のブロック図である。 送信アンテナが１本のシステムと、送信アンテナが２本のシステムとで、アンテナを共用した場合の、基地局のブロック図である。 送信アンテナのチルト角を説明する図である。 ＦＦＲ実施時の複数基地局装置への無線リソース割り当て例を説明する図である。 ＦＦＲ実施時の複数基地局装置への周波数割り当てを空間的に表わした図である。 本発明の一実施例におけるアンテナモード切替手順を説明するシーケンス図である。 アンテナモードの切換条件（閾値）の説明図である。 アンテナモード切替手順の状態遷移図である。 基地局と移動体端末間の距離と、移動体端末位置でのＳＮＲとの関係を、アンテナのチルト角毎に示した図である。 チルト角の違いによる利得差の説明図である。 アンテナモードの切替条件を説明する図である。 基地局装置のベースバンド部の構成を説明する図である。 アンテナ切換条件（閾値）を求めるフローチャートである。 チルト角の違いによる、２本アンテナの実行電力の違いについて説明する図である。

図１は、移動体通信システム（又は無線通信システム）の構成例を説明する図である。
基地局装置（以下、単に基地局と称する場合もある）２０〜２２は、コア装置５０と通信を行い、コア装置５０を介してコアネットワークに接続する。コア装置５０からの信号はスイッチ４０を介して基地局装置２０に入力される。基地局装置２０はコア装置５０からの信号を高周波信号に変換し、無線信号３０により移動体端末（又は無線端末）１に送信する。移動体端末１は、基地局装置２０から送信された無線信号３０を受信し、信号処理を行い無線信号を情報に変換することで、コア装置５０との通信を行なう。

一方、移動体端末１が生成する情報は、移動体端末１において高周波信号に変換され、無線信号３１により基地局装置２０に送信される。移動体端末１から送信され、基地局装置２０が受信した無線信号３１は基地局装置２０の内部で信号処理によって情報に変換され、スイッチ４０を介してコア装置５０に送信される。複数の基地局装置２０〜２２のそれぞれは、スイッチ４０を介してコア装置５０と接続し、それぞれ異なる信号を送受信している。

ここで、図１に示すように、移動体端末１が基地局装置２０と、基地局装置２０に隣接する基地局装置２１および２２の境界付近に存在するとする。このような状況下では、移動体端末１へ向けて基地局装置２０から送信される無線信号３０は、基地局装置２１、２２から送信される無線信号３２、３３と干渉してしまう。移動体端末１は、この干渉波３２、３３を受信する。干渉波３２、３３は、基地局装置２０から移動体端末１へ送信される希望波３０の受信にとっては、妨害波として働いてしまう。つまり、ある移動体端末の通信には必要な無線信号が、別の移動体端末にとっては妨害波となるため、その影響はできるだけ低減する必要がある。
このセル境界における干渉を低減するための１つの方法として、ＦＦＲが知られている。この技術は、隣接する複数の基地局装置が、互いに周波数リソースを分け合い、送信電力に重みを付け、特定の周波数帯での干渉を抑えてスループットの向上を図るものである。

図５は、ＦＦＲ実施時の複数基地局装置への無線リソース割り当て例を説明する図である。
図５において横軸が周波数（ｆ）を示し、縦に並ぶ帯は、３つの隣接する基地局装置（２０、２１、２２）がそれぞれ信号を送信している周波数帯域（又は出力電力）を示している。ＦＦＲでは、各基地局装置が図５に示すように周波数に応じて送信する帯域を変えることで、他の基地局装置への干渉を低減する。隣接する基地局装置２０、２１、２２は、特定の周波数帯（６０、６２、６４）において、同一の周波数において、送信を行なう。隣接する基地局装置が全く同じ周波数を利用しているため、周波数の繰り返し利用率は１である。これをリユース１（周波数繰り返し１）で使用しているという。他の基地局装置との干渉を低減するため出力電力は小さく、電波到達範囲は狭い。

また、隣接する基地局装置２０、２１、２２は、特定の周波数帯（６１、６３、６５）において、それぞれが異なる周波数において、送信を行なう。この場合は隣接する基地局装置が全く異なる周波数を利用し、その次に隣接となる基地局装置では同じ周波数の利用方法を取るため、周波数の繰り返し利用率は３である。これをリユース３（周波数繰り返し３）で使用しているという。他の基地局装置とは周波数が異なるため出力電力を大きくし、電波到達範囲を広くしても干渉を低減できる。

図６は、ＦＦＲ実施時の複数基地局装置への周波数割り当てを空間的に表わした図である。
図６では７つの基地局装置２０〜２６の配置を示している。それぞれ基地局装置は３つのセクタから構成され、それぞれのセクタは中心の基地局装置から扇型のエリアをカバーする。セクタとはアンテナの指向性を利用して、空間を角度で分割して構成されるセルの名称であり、セルと称する場合もある。

中央にある基地局装置２０に注目する。それぞれのセクタは基地局装置２０に近い中央エリア（１００、１０１、１０２）とセル境界に近い境界エリア（１０３、１０４、１０５）の２種に区分される。中央エリアでは前記リユース１で使用する周波数（６０、６２、６４）が使用される。また、境界エリアでは周波数（６１、６３、６５）が隣接セルに干渉しないよう割り当てられ、隣接する基地局装置から受ける干渉を軽減している。このパタンは隣接する別の基地局装置においても同様に設定され、システム全体として干渉が低減されるように考えられている。すなわち、図６で、番号１ＸＮ（Ｘは０〜６の数字、Ｎは０〜５の数字）で、Ｎが３、４、５となる境界エリアでは、それぞれ、Ｎが同じエリアは同じ周波数帯を利用して、リユース３を実現している。また、Ｎが０、１、２となる中央エリアは、送信電力が低いリユース１の周波数を再利用している。このようにすることで、ＦＦＲを３セクタで構成される移動体無線に応用することができる。

図２は、送信アンテナが１本のシステムにおける基地局装置のブロック図である。図３は、送信アンテナが１本のシステムと、送信アンテナが２本のシステムとで、アンテナを共用した場合の、本実施の形態における基地局装置のブロック図である。
図２に示す基地局装置２０は、アンテナ９５及び９６の２本のアンテナ、受信器Ｒｘ８５、８６を介して移動体端末１から信号を受信する。また、基地局装置２０は、送信器Ｔｘ８０、アンテナ９５を介して信号を移動体端末１に送信する。

図３に示す基地局装置２０は、３つのシステムで２本のアンテナ９５、９６を共用している。第１のシステムは、アンテナ９５を送信アンテナとして用い、アンテナ９５及び９６を受信アンテナとして用いるシステムで、図２のシステムと同様である。第１のシステムは、ベースバンドユニット（第２ベースバンド部）７０を含む。第２のシステムは、アンテナ９６を送信アンテナとして用い、アンテナ９５及び９６を受信アンテナとして用いるシステムである。第２のシステムは、ベースバンドユニット（第３ベースバンド部）７１を含む。

第３のシステムは、２本のアンテナ９５及び９６を送信アンテナとして用い、アンテナ９５及び９６を受信アンテナとして用いるシステムである。例えば、ＭＩＭＯを用いるシステムである。第３のシステムは、ベースバンドユニット（ベースバンド部）７３を含む。
アンテナ９５は、例えば第１のシステムに従い第１チルト角で電波を送出する。例えば、周波数帯６１、６３、６５を用い、電波到達範囲１０３、１０４、１０５等に電波を送信する。アンテナ９６は、例えば第２のシステムに従い第２チルト角で電波を送出する。例えば、周波数帯６０、６２、６４を用い、電波到達範囲１００、１０１、１０２等に電波を送信する。

通常、ＭＩＭＯは複数のアンテナは同じチルト角であることが前提となっているが、図３に示すような構成においては、アンテナ９５のチルト角とアンテナ９６のチルト角は異なり、第３のシステムはチルト角の異なるアンテナを用いてＭＩＭＯ等で通信をすることになる。なお、本実施の形態は、２アンテナの例を示すが、３つ以上の複数アンテナを用いる場合も同様である。

図４は、送信アンテナのチルト角を説明する図である。
図中、ｘはアンテナ素子、ｙは位相器、ｚは位相制御機を示す。位相器ｙは、入力される信号に位相変化を与える。位相変化を与えることでビームの出力方向が変わる。
なお、アンテナ素子間隔をｄ、チルト角をθｔとすると、その相対位相差Ψは次式により求まる。
Ψ＝２πｄ／λｓｉｎθｔ …（１）
ただし、Ψ：相対位相差［ｒａｄ］

図１３は、基地局装置のベースバンド部の構成を説明する図である。
以下では、説明を簡単にするためＯＦＤＭＡを例にとって説明するが、ＣＤＭＡや他の無線方式であってもよい。
図１３のベースバンドユニット５００は、図３のベースバンドユニット（ＢＢＵ）７２に相当する。ベースバンドユニット５００は、送信系及び受信系について共通に、ＣＰＲＩインターフェース部５０１、ＤＳＰ（制御部）５１５、ネットワークインタフェース５１６、メモリー５２０を備える。受信系については、ＣＰ除去部５０２、ＦＦＴ部５０３、デマルチプレクサ５０４、チャネル推定部５０５、ＭＬＤ部５０６、復号部５０７、制御チャネル復調部５０８を備える。また、送信系については、符号化部５０９、リファレンス生成部５１０、マルチプレクサ部５１１、ＩＦＦＴ部５１３、ＣＰ付加部５１４、制御チャネル用の符号化部５１９を備える。

以下に、まず、リモート無線ユニット（無線部）が受信した信号を復号する受信系について説明する。なお、リモート無線ユニットは、図３のベースバンド部の後段からアンテナ９５、９６の前段までの構成に対応する。リモート無線ユニットは、例えばアンテナ９５、９６を介して無線信号を送受信するためのブロックである。

各リモート無線ユニットからのデータは、ＣＰＲＩインターフェース部５０１にて、有効なベースバンド信号に変換される。この際に、複数のリモート無線ユニットからの信号は、順次ベースバンド信号への変換が行われる。変換されたデータはＣＰ除去部５０２において、適当なタイミングにおいてＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が取り除かれる。ＣＰが取り除かれた信号はＦＦＴ部５０３において、周波数領域の信号に変換される。周波数領域に変換された信号は、デマルチプレクサ部５０４によって、「制御チャネル」、「ユーザデータチャネル（あるいはシェアードチャネル）」、「リファレンス信号」などの機能チャネルに分別される。

デマルチプレクサ部５０４は、スケジューラの情報に従い、シェアードチャネル上の情報から、端末毎の情報を取り出す。さらに取り出した端末毎の情報を分割して、「制御情報」「ユーザデータ」「リファレンス信号」に分割する。チャネル推定部５０５は、上記で分別されたリファレンス信号を使い、受信信号が経験してきた伝搬路の推定を行う。制御チャネル復調部５０８では、チャネル推定部５０５が推定した伝搬路推定結果を用い、制御チャネルの復調・復号を行う。復号結果は、ＤＳＰ５１５に結果が伝えられる。ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）部５０６は、リモート無線ユニット毎の伝搬路推定結果とユーザデータチャネルを用いて、受信したユーザデータのＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）の結果を得る。ＭＭＳＥにより、複数のリモート無線ユニットで受信された情報は適切に合成される。さらに合成された情報から対数尤度比（ＬＬＲ）が計算される。計算された結果は、復号部５０７に送られる。復号部５０７ではユーザデータの復号処理が行われる。復号されたユーザデータは、ＤＳＰ５１５に取り込まれ、暗号解読などの上位レイヤの処理を行った後にネットワークインターフェース５１６を介してネットワークに伝送される。

引き続き、送信系を説明する。ネットワークから伝送されたユーザデータは、ＤＳＰ５１５にて、暗号化等の上位レイヤの処理を実施後、符号化部５０９に送られ、例えばＴＵＲＢＯ符号などの誤り訂正符号化（あるいは伝送路符号化）処理が実施される。また、各リモート無線ユニットから送信されるための制御情報もＤＳＰ５１５で生成され、制御チャネル用の符号化部５１９で符号化処理が行われる。また、リファレンス生成部５１０にて、セル・スペシフィック・リファレンス信号、端末スペシフィック・リファレンス信号が生成される。生成されたリファレンス信号、ユーザデータの符号化データ、制御情報の符号化データはマルチプレクサ部５１１にて、周波数×時間×アンテナのリソースに配置される。

ＩＦＦＴ部５１３では、空間信号処理後の送信情報を周波数領域から時間領域に変換する。更にＣＰ付加部５１４では、マルチパス対策としてＣＰが付け加えられる。ＣＰが付けられた信号は、ＣＰＲＩインターフェース部５０１を介してリモート無線ユニット６００に伝送され、無線信号として送信される。

ＤＳＰ５１５は、端末１において測定される、自基地局装置からの信号の受信品質と自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質に基づき、該受信品質の差が予め定められた基準より小さい場合に、アンテナ９５及び９６の双方で信号を端末に送信するモードから、アンテナ９５、９６のいずれかの１アンテナで信号を端末に送信するモードに切り替える。ベースバンドユニット５００は、モードに応じて信号を送信器Ｔｘ８２、８３の双方又はいずれかに送信する。

図７は、アンテナモード切替手順を説明するシーケンス図である。
基地局装置（例えばＤＳＰ５１５、以下同様）は、測定要求を端末に送信する（３０１）。測定要求は、例えば、端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質（例えば、受信電力）と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定し、該受信品質の差が予め定められた基準より小さい場合に、測定報告信号を送信するよう要求するものである。なお、受信品質は、受信電力以外にも、例えばＳＮＲなど信号の受信品質を表す適宜の指標を用いてもよい。

端末は、測定要求を受信すると（３０１）、測定要求を送信した基地局装置（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｓｅｃｔｏｒ）からの参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）の受信品質と、この基地局装置に隣接する隣接基地局装置（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｅｌｌ）からの参照信号の受信品質とを測定する（３０２）。端末は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、伝搬状況報告）を基地局装置に送信する（３０３）。基地局装置は、受信したＣＱＩに基づいてアンテナモードのいずれかを選択する（３０４）。例えば、受信されたＣＱＩに基づき時間変動性の判定を行い、後述する図９の４０１、４０２のアンテナモードのいずれかを選択する。基地局装置は、選択されたモードに従い、端末への信号を２アンテナで送信する（３０５）。

端末は、上記基地局装置からの信号の受信品質と、上記隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が予め定められた閾値（Ｔｈｓｗ）より小さい場合、測定報告信号を基地局装置に送信する（３０６）。測定報告信号は、例えば、上記基地局装置からの信号の受信品質と、上記隣接基地局装置からの信号の受信品質とを含んでもよい。

図８を参照して、アンテナモードの切換えの条件（閾値）を説明する。端末は、基地局装置からの指示に従い、該基地局装置からの受信電力６１と、隣接基地局装置からの受信電力６６、６７を測定する。端末が、上記基地局装置と隣接基地局装置との境界より遠いと、受信電力の差は閾値より大きい。一方、端末が上記境界に近づくと、該基地局装置からの受信電力と、隣接基地局装置からの受信電力の差が小さくなり、差が閾値以内になると、端末は測定報告信号を送信する。

図７に戻り動作の説明を続ける。基地局装置は、測定報告信号に基づき、端末の位置を推定する（３０７）。例えば、処理３０６で受信された報告を基に、例えば、端末がセルのセンター付近にいるのか、境界付近にいるのかを判断（位置推定）する。
基地局装置は、該測定報告信号に従い２アンテナで送信するモード（第２モード）から１アンテナで送信するモード（第１モード）に切り替える（３０８）と共に、端末は、アンテナモードが切り替わったことを知る。また、アンテナからの送信電力を、端末でのＳＮＲが２アンテナ送信時と同じ値となるように基地局装置２０の送信電力を設定する。なお、基地局装置は、第２モードにおける端末でのＳＮＲと、第１モードにおける端末でのＳＮＲとの差が予め定められた範囲内になるように、第１モードにおける送信電力を設定してもよい。

端末は、ＣＱＩを送信する（３０９）。基地局装置は、選択されたモードに従い、端末への信号を１アンテナで送信する（３１０）。
なお、上述の例では、端末で受信品質の差が閾値を超えたかを判断しているが、基地局装置が判断するようにしてもよい。例えば、基地局装置が、端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定して測定結果を送信するよう要求する。基地局装置は、測定結果を受信して、測定結果に従い、自基地局装置からの信号の受信品質と隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が閾値より小さい場合に、第２モードから第１モードに切り替えるようにしてよい。

図７と同様の手順で、端末が境界付近からセルのセンター付近に移動したと判断した場合には（例えば、上記受信品質の差が閾値より大きい場合）、第１モードから第２モードに切り替える。例えば、上記受信品質の差が閾値より小さいかとの判断を、上記受信品質の差が閾値より大きいかとの判断にすればよい。例えば、測定報告信号については、端末が、受信品質の差が閾値より大きい場合に第２測定報告信号を基地局装置に送信するようにしてもよい。

図９は、アンテナモード切替手順の状態遷移図である。
本実施の形態では、アンテナ９５、９６のいずれかの１アンテナで信号を端末に送信するシングルアンテナモード（第１モード）４０４と、アンテナ９５及び９６の２アンテナで信号を端末に送信するマルチアンテナモード（第２モード）４０３とを切り替える。切り替える条件は、図１２を用いて後述する。
なお、モード４０３（第２モード）には更に２つのサブモード（４０１と４０２）があって、端末の移動速度やチャネル品質の時間変動性によって分けられる。

サブモード４０１はオープンループ処理のモードで、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）によって周波数軸上でチャネルを擬似ランダム化して送信するサブモードである。ＣＤＤはマルチプレクサ部５１１でアンテナ毎に掛けるプリコーディングマトリックスに周波数依存の回転項を挿入することで実現される。オープンループ処理は端末が高速移動するなど、端末からのプリコーディングマトリックスのフィードバックが間に合わない場合に採用する。そのため、基地局装置では、上りのチャネル推定部５０５にて、端末の移動速度を監視していて、移動速度が閾値以上となった場合にはサブモード４０１の処理が選択される。

サブモード４０２はクローズドループ処理のモードで、端末からはＣＱＩの他にＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を送信し、その情報によって、セクタ間のアンテナのプリコーダをセットする。プリコーデング結果は、マルチプレクサ部５１１にあるプリコーダが送信信号に対して指定されたプリコーディングマトリックスを掛けて送信することで実現される。クローズドループ処理は、上りのチャネル推定部５０５にて、端末の移動速度が閾値以下となった場合に選択される。

図１０は、基地局装置と移動体端末間の距離と、移動体端末位置でのＳＮＲとの関係を、アンテナのチルト角毎に示した図である。図示の例は、チルト角５Ｄｅｇと８Ｄｅｇについてのグラフ２０１、２０２を示す。基地局装置と端末間の距離が大きくなるにつれて、チルト角の異なるアンテナからのＳＮＲの差は顕著になる。

図１１は、チルトの違いによる利得差の説明図である。図示の例は、図１０と同様にチルト角５Ｄｅｇと８Ｄｅｇの場合についての利得差のグラフを示す。

図１２は、アンテナモードの切替条件を説明する図である。
図１１に示すように、端末１が基地局装置２０から離れると、チルト角の違いによる利得差が生じ、２本のアンテナを用いて信号を端末に送信しても、送信ダイバーシチ利得が得られない場合がある。このような場合、セル境界における干渉量が大きくなるため、１アンテナ送信に切り替える（２５１）。例えば、１アンテナ送信のモードでは、端末１でのＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、ＳＮ比、信号対雑音比）が、２アンテナ送信時と同じ値になるように基地局装置２０からの送信電力を設定し（２５０）、信号を１アンテナで送信する。このようにすると、端末１でのＳＮＲは２アンテナ送信時と変わらず、かつ、セル境界での干渉を低減でき、当該エリア全体でみると各端末のスループットが向上する。

図１４は、アンテナモード切替フローチャートである。
図示のフローチャートは、アンテナ切換え条件（閾値）を求める一例である。
本フローチャートの処理は、例えば、基地局装置２０、２１、２２のＤＳＰ５１５が実行する。また、制御装置５０のＣＰＵ（図示せず）が実行し、求められた閾値を基地局装置に送信してもよい。以下の説明では、基地局装置のＤＳＰ５１５が実行するものとして説明する。これの処理の起動タイミングは、例えば、基地局装置２０、２１、２２のＤＳＰ５１５、もしくは、制御装置５０のＣＰＵが起動した時と、基地局装置２０、２１、２２のチルト角が変わった時などである。

まず、ＤＳＰ５１５は、チルト角を調査する（８０２）。チルト角は予め基地局装置に設定されている。
ＤＳＰ５１５は、チルト角からアンテナ利得差ΔＧ_Ａｎｔを計算し、ΔＧ_Ａｎｔ＞予め定められた第２閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）となる距離ｄ_ｔｈを求める（８０２）。これは、１アンテナ送信が得となる距離を求めるステップである（８１０）。チルト角とアンテナ利得差については、図１１に示すように、２つのチルト角が与えられれば基地局装置と端末間の距離とアンテナ利得差の関係２０３が得られる。この関係２０３を用いて、予め定められた第２閾値８２０を超える距離ｄ_ｔｈ（８２１）を求める。

ＤＳＰ５１５は、基地局装置間の距離（ＢＳ間距離）および伝搬損から、（Ｒ_Ｓ−Ｒ_Ｎ）の距離ｄ_ｔｈでの値を求め、この値を閾値Ｔｈ_ｓｗ（８２２）とする。これは、上記の距離ｄ_ｔｈとなったことを測定報告信号（Ｍｅａｓ． Ｒｅｐｏｒｔ、図７の処理３０６）から知るための閾値を求めるステップである。ここで求められた閾値Ｔｈ_ｓｗが、図８の閾値Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄに対応する。この閾値Ｔｈ_ｓｗは、測定要求３０１に含めて端末に送信される。ＢＳ間距離、及び、伝搬損は予めわかっており、図示のｓｅｒｖｉｎｇ局からの受信電力Ｒ_ｓ（８３０）と、Ｎｅｉｇｈｂｏｒ局からの受信電力Ｒ_Ｎ（８３１）が予めわかっている。上述の処理８０２で求められた距離ｄ_ｔｈに対応する受信電力差を求め、閾値Ｔｈ_ｓｗ（８２２）とする。

図１５は、チルト角の違いによる、基地局装置の２本のアンテナの実効電力の違いについて説明する図である。
図１５の基地局アンテナ７１、７２（図３のアンテナ９５、９６に相当）にて例えば１０ＷのＰｏｗｅｒで信号を送信した場合、移動機７３（端末１に相当）にて受信する電力は以下の式で求められる。
Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ＝（Ａｎｔ１ｐｗｒ−Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）＋（Ａｎｔ２ｐｗｒ−Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ−Ａｎｔ＿Ｔｉｌｔ ｌｏｓｓ） ・・・（１）
ここで、
Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ：移動機７３での受信電力、
Ａｎｔ１ｐｗｒ：アンテナ７１からの送信電力、
Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ：伝搬損、
Ａｎｔ２ｐｗｒ：アンテナ７２からの送信電力、
Ａｎｔ＿Ｔｉｌｔ ｌｏｓｓ：測定距離におけるアンテナ７１、７２の利得差である。

一方、移動機７３から例えば１ＷのＰｏｗｅｒで信号を送信し基地局アンテナ７１、７２で受信した場合の受信電力は以下の式で求められる。
Ａｎｔ７１ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ＝Ｍｏｂ＿ｐｗｒ−Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ・・・（２）
Ａｎｔ７２ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ＝Ｍｏｂ＿ｐｗｒ−Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ−Ａｎｔ＿Ｔｉｌｔ ｌｏｓｓ ・・・（３）
ここで、
Ａｎｔ７１ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ：アンテナ７１での受信電力、
Ｍｏｂ＿ｐｗｒ：移動機７３の出力電力、
Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ：伝搬損、
Ａｎｔ７２ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ：アンテナ７２での受信電力、
Ａｎｔ＿Ｔｉｌｔ ｌｏｓｓ：測定距離におけるアンテナ７１、７２の利得差である。

このときアンテナ７１と７２のアンテナ間の受信電力差Ｇａｐ＿ａｎｔは以下の式で求められる。
Ａｎｔ７１ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ−Ａｎｔ７２ Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ ＝Ｇａｐ＿ａｎｔ ・・・（４）

図１２の例では、端末での受信電力の利得差２０３に基づいて閾値Ｔｈｓｗを求めたが、基地局装置のアンテナにおける受信電力の利得差に基づいて閾値Ｔｈｓｗを求めることもできる。例えば、基地局装置の２本のアンテナ７１、７２のアンテナ利得の差（式（４））が、予め定められた閾値Ｔｈ＿ｇａｐ＿ａｎｔ（例えば３ｄＢ、図１４のｔｈｒｅｓｈｏｌｄ８２０に相当）を超える（式（５））とアンテナモードを切り替えるように判断する。
Ｇａｐ＿ａｎｔ＞Ｔｈ＿ｇａｐ＿ａｎｔ ・・・（５）

この場合、基地局装置の近場でも切り替わる場合があるため、図６の基地局装置２０における、領域１０３に端末がいる場合のみに起動する。なお、端末が領域１００と領域１０３のどちらにいるかは、既存の技術を用いて判別することができる。

本発明は、例えば、ＬＴＥシステム、ＷｉＭＡＸシステムを含む、ＦＦＲを用いた無線通信システム等に利用可能である。

１ 端末
２０〜２２ 基地局装置
４０ スイッチ
５０ コア装置（制御装置）
７０〜７２ ベースバンド部（ＢＢＵ）
８０〜８３ 送信器Ｔｘ
８５、８６ 受信器Ｒｘ
９０、９１ ＤＵＰ
９２、９３ ＣＯＮＶ
９５、９６ アンテナ
４０４ シングルアンテナモード（第１モード）
４０５ マルチアンテナモード（第２モード）
５００ ベースバンドユニット
５０１ ＣＰＲＩインターフェース部
５０２ ＣＰ除去部
５０３ ＦＦＴ部
５０４ デマルチプレクサ
５０５ チャネル推定部
５０６ ＭＬＤ部
５０７ 復号部
５０８ 制御チャネル復調部
５０９ 符号化部
５１０ リファレンス生成部
５１１ マルチプレクサ部
５１３ ＩＦＦＴ部
５１４ ＣＰ付加部
５１５ ＤＳＰ（制御部）
５１６ ネットワークインタフェース
５１９ 制御チャネル用の符号化部
５２０ メモリ

Claims (11)

1. 第１チルト角で電波を送出する第１アンテナと、
   第１チルト角と異なる第２チルト角で電波を送出する第２アンテナと、
   前記第１及び第２アンテナを介して無線信号を送受信するための無線部と、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのいずれかの１アンテナで信号を前記端末に送信する第１モードと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを含む複数アンテナで信号を端末に送信する第２モードとを切り替え、前記第１アンテナ及び／又は前記第２アンテナを介して前記端末と信号を送受信するためのベースバンド部と、
   を備え、
   前記端末において測定される、自基地局装置からの信号の受信品質と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質に基づき、該受信品質の差が予め定められた基準より小さい場合に、前記第１モードで信号を送信し、
   前記端末において測定される、自基地局装置からの信号の受信品質と、自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質に基づき、該受信品質の差が前記予め定められた基準より大きい場合に、前記第２モードで信号を送信する基地局装置。
2. 前記受信品質は、前記端末における各基地局装置からの受信電力である請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記ベースバンド部は、
   前記端末における自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より小さい場合に該端末から送信される第１測定報告信号を受信し、該測定報告信号に従い前記第２モードから前記第１モードに切り替える、
   あるいは、前記端末における自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より大きい場合に該端末から送信される第２測定報告信号を受信し、該測定報告信号に従い前記第１モードから前記第２モードに切り替える請求項１に記載の基地局装置。
4. 前記ベースバンド部は、
   前記端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定し、該受信品質の差が前記予め定められた基準より小さい、あるいは大きい場合に、第１あるいは第２測定報告信号を送信するよう要求する請求項３に記載の基地局装置。
5. 前記ベースバンド部は、
   前記端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定して測定結果を送信するよう要求し、
   該測定結果を受信し、測定結果に従い、自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より小さい場合に、前記第２モードから前記第１モードに切り替える、
   あるいは、該測定結果を受信し、測定結果に従い、自基地局装置からの信号の受信品質と前記隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より大きい場合に、前記第１モードから前記第２モードに切り替える請求項１に記載の基地局装置。
6. 前記第１アンテナを用いて前記端末に信号を送信する、第１チルト角に対応した第２ベースバンド部と、
   前記第２アンテナを用いて前記端末に信号を送信する、第２チルト角に対応した第３ベースバンド部と
   をさらに備える請求項１に記載の基地局装置。
7. 前記第２モードは、ＦＦＲのリユースキャリアを割り当てるエリアにおいて、前記第１及び第２アンテナから異なる信号を前記端末に送信するＭＩＭＯモードと、ＦＦＲの個別キャリアを割り当てるエリアにおいて、前記第１及び第２アンテナから同じ信号を前記端末に送信するダイバーシチモードを含む請求項１に記載の基地局装置。
8. 前記ベースバンド部は、
   第２モードにおける前記端末でのＳＮＲと、第１モードにおける前記端末でのＳＮＲとの差が予め定められた範囲内になるように、第１モードにおける送信電力を設定する請求項１に記載の基地局装置。
9. 前記予め定められた基準は、
   前記端末において第１及び第２アンテナから受信される受信電力の利得差が予め定められた閾値を超える、あるいは下回る、該端末と自基地局装置間の距離に対応する請求項１に記載の基地局装置。
10. 前記予め定められた基準は、
    自基地局装置において前記第１及び第２アンテナで受信される端末からの受信電力の利得差が予め定められた閾値を超える、あるいは下回る、該端末と自基地局装置間の距離に対応する請求項１に記載の基地局装置。
11. 第１チルト角で電波を送出する第１アンテナと、該第１チルト角と異なる第２チルト角で電波を送出する第２アンテナとを有する基地局装置において、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのいずれかの１アンテナで信号を前記端末に送信する第１モードと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを含む複数アンテナで信号を端末に送信する第２モードとを切り替えて、該基地局装置のセルに隣接するセルへの干渉を低減する干渉低減方法であって、
    基地局装置は、端末に対して、自基地局装置からの信号の受信品質と自基地局装置に隣接する隣接基地局装置からの信号の受信品質とを測定するよう要求することと、
    端末が、該基地局装置からの信号の受信品質と、隣接基地局装置からの信号の受信品質を測定することと、
    前記第２モードで信号を送信する基地局装置が、端末において測定された、自基地局装置からの信号の受信品質と隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が予め定められた基準より小さい場合に、前記第２モードから前記第１モードに切り替えること
    あるいは、前記第１モードで信号を送信する基地局装置が、端末において測定された、自基地局装置からの信号の受信品質と隣接基地局装置からの信号の受信品質との差が前記予め定められた基準より大きい場合に、前記第１モードから前記第２モードに切り替えることと
    を含む干渉低減方法。

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