JP5378317B2 - 無線通信システムの送信電力設定方法及び無線基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムに関し、特にセルラ無線通信システムにおける送信電力の設定方法及び当該方法を実現する無線基地局装置に関する。

無線通信システムでは、送信電力が高く、基地局あたりのカバーエリアが例えば数百メートルから数キロメートルに及ぶ以下マクロセル基地局と称する基地局を複数設置することにより、移動局は広い範囲において無線通信を行うことができる。しかし無線通信に用いる電波は例えば建造物などにより遮蔽され、あるいは減衰するため、例えば屋内などでマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所が生じる。

このようなマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所においても安定して通信を行うため、以下フェムトセル基地局と称する送信電力が低く、基地局あたりのカバーエリアが狭い基地局を設置することがある。フェムトセル基地局を設置することにより、移動局はマクロセル基地局からの電波が弱まる箇所においても通信を行うことができる。

一方でセルラ無線通信システムでは、同じ無線リソースを複数のセルで共有するため、あるセルにおける通信が異なる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移動局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の干渉となるため、セル境界付近の移動局の信号受信品質が低下する。またあるセルにおける移動局から基地局への上り回線の通信は近傍のセルにおける上り回線の通信の干渉となる。このため十分な通信品質を確保するためには移動局は上り回線送信の為の電力を増加させる必要があり、移動局の消費電力は増加する。また上り回線の干渉の影響を打ち消せるほど移動局の上り回線の送信電力を増加させない場合には基地局における上り回線の受信品質が低下する。

これら干渉の影響を低減するため、例えば特許文献１では、マクロセル基地局装置とフェムトセル基地局装置との間で生じる干渉を低減する技術が開示されている。また、例えば特許文献２では、小型無線基地局装置で設置場所の変更が生じた場合でも、他セルへの干渉を低減させる技術が開示されている。

特開2009−253569号公報 特開2007−243505号公報

例えば特許文献２に提案されている技術では、基地局装置に他の基地局装置との間の伝播損失を測定する手段を儲け、測定した損失を基に自基地局の送信電力を制御する。しかしながら、基地局装置と他の基地局装置との間の損失は必ずしも基地局から移動局への下り回線の損失と一致しないため、基地局と移動局との周辺状況によっては干渉を低減させる効果が限定されてしまうという課題が生じる。

本発明は、基地局と移動局との周辺状況に依らずに他セルとの干渉を低減させることが可能な送信電力の設定方法及び当該設定方法を実現する無線基地局装置を提供する。

上記課題の少なくとも一を解決するために、本発明の第一の態様である、無線基地局装置は、端末装置から、端末装置が測定した通信の品質を示す品質情報を複数の端末装置から収集し、収集された品質情報を集計し、集計結果に応じて、当該無線基地局装置が、無線基地局装置から端末へ送信するための送信電力を変更する。集計結果は、例えば、品質情報の平均値や品質情報の分布を示す情報である。また、上記第一の態様における無線基地局装置は、集計結果と基準値とを比較して送信電力を変更する。また、上記第一の態様における、無線基地局装置は、集計結果のうち、品質情報の分布情報に基づいて基準値を変更する。また、上記第一の態様における無線基地局装置は、他の無線基地局装置が構成するセル内部（通信可能な範囲）に属するものである。

また、上記課題の少なくとも一を解決するための手段として、本発明の他の態様である無線基地局装置は、パイロット信号の送信手段と送信電力の設定手段とを有し、当該基地局の通信範囲内の端末装置の目標受信品質値を示す基準値を有し、１ないしは複数の端末装置からの報告を元に品質情報を作成して蓄積し、該蓄積した品質情報から端末装置の平均受信品質を示す第１の代表値を作成し、該第１の代表値と該基準値との比較結果に応じて送信電力を変更し、該蓄積した品質情報から低い受信品質の分布状況を示す第２の代表値を作成し、端末装置の品質情報の第２の代表値と該基準値との比較結果に応じて該基準値を変更する。 さらに、本発明の他の態様は、端末装置との無線による通信範囲の少なくとも一部が重複する複数の基地局を有する通信システムであって、少なくとも一の基地局が、端末装置から、端末装置が測定した通信の品質を示す品質情報を複数の端末装置から収集し、収集された品質情報を集計し、集計結果に応じて、当該基地局が、基地局から端末へ送信するための送信電力を変更する、構成である。

また、本発明の他の態様は、端末装置との無線による通信範囲が他の基地局と少なくとも一部が重複する基地局における送信電力制御方法であって、当該基地局で、端末装置から、端末装置が測定した通信の品質を示す品質情報を複数の端末装置から収集し、収集された品質情報を集計し、集計結果に応じて、当該基地局が、基地局から端末へ送信するための送信電力を変更する、構成である。

さらに本発明の別態様では、基地局は、端末装置が測定した通信の品質を示す品質情報を複数の端末装置から収集し、収集された品質情報間の関係に基づいて、基地局から端末へ送信するための送信電力を設定する、構成である。

本発明の一態様によれば、無線通信システムの無線基地局装置における送信電力設定技術によってセル間の干渉を低減させる。

セルラ無線通信システムの構成例を示す図。 送信電力設定のシーケンスの一例を示す図。 基地局の構成の一例を示す図。 ＣＰＵやＤＳＰを主体とした基地局実装例の模式図。 受信電力報告により報告される情報の一例を示す図。 報告電力値蓄積処理により蓄積される蓄積報告電力値情報の一例を示す図。 送信電力調整処理の流れの一例を示す図。 品質分布情報の一例を示す図。 品質分布情報の別の一例を示す図。 送信電力変更判定処理の一例を示す図。 パラメータ変更判定処理の一例を示す図。 送信電力変更判定処理及びパラメータ変更判定処理における品質分布情報の代表値の一例を示す図 第二の実施形態における送信電力調整処理を示す図。 第二の実施形態における品質分布情報を示す図。

以下、本発明の第一の実施の形態について図面を用いて説明する。

なお、以下でパイロット信号とは受信信号を復調する際の振幅及び位相の基準信号として、あるいは受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いられる固定ないしは半固定のパターンを持つ信号を指し、リファレンス信号とも称される。また復調する際の基準信号として用いるパイロット信号と受信電力または伝搬路情報を推定するための基準信号として用いるパイロット信号とが同一であっても良いし、別個の信号であっても良い。また、パイロット信号はセル内の複数の端末で共通して用いても良いし、端末ごとに個別に用いても良い。

また、以下の例ではシーケンスや処理の流れについて特定の順序で説明を行うことがあるが、ある処理の結果を次の処理で使用するような順序に対する依存性がある場合を除き処理の順序が入れ替わっても良いし、また並行して処理を行っても良い。

また、以下の例では本実施形態の送信電力設定方法の説明のために着目する基地局をフェムトセル基地局、フェムトセル基地局の周辺にある基地局をマクロセル基地局とするが、例えば周辺の基地局も本実施形態の送信電力設定方法を適用しても良い。また、以下では本実施形態の送信電力設定方法を適用するフェムトセル基地局と、その周辺のマクロセル基地局とを区別する必要が無いような場合には単に基地局と呼称する。

図１は、本実施形態におけるセルラ無線通信システムの構成例を示す図である。本構成例のセルラ無線通信システムは、複数のマクロセル基地局１０１、複数のフェムトセル基地局１１１、複数の移動局１０２及び１１２、複数の基地局と接続されるネットワーク１０３、ネットワークを介して基地局と接続されるコアネットワーク１０４を有する。以下ではマクロセル基地局１０１またはフェムトセル基地局１１１から移動局１０２または１１２に向けた信号や通信を下り信号や下り通信と称する。逆に移動局１０２または１１２からマクロセル基地局１０１またはフェムトセル基地局１１１に向けた信号や通信を上り信号や上り通信と称する。

マクロセル基地局１０１は、ネットワーク１０３を介してコアネットワーク１０４と接続される。マクロセル基地局１０１は、下り信号を移動局１０２に向けて送信し、移動局１０２が送信した上り信号を受信する。フェムトセル基地局１１１は、マクロセル基地局１０１と同様にネットワーク１０３を介してコアネットワーク１０４と接続され、下り信号を移動局１１２に向けて送信し、移動局１１２が送信した上り信号を受信する。

マクロセル基地局１０１が接続されるネットワーク１０３と、フェムトセル基地局１１１が接続されるネットワーク１０３とは同一のネットワークであっても良いし、ゲートウェイを介して接続される別のネットワークであっても良い。コアネットワーク１０４はモビリティ管理や他ネットワークとのゲートウェイ機能を有する。

移動局１０２または１１２がマクロセル基地局１０１と通信を行うか、或いはフェムトセル基地局１１１と通信を行うかは下り信号または上り信号の受信品質や伝搬損失を基に決定され、移動局の移動などによって伝搬環境が変化した場合にはコアネットワーク１０４を介して通信を行う基地局を変更するハンドオーバ処理が行われる。図１では、フェムトセル基地局１１１が端末と通信する範囲は、マクロセル基地局１０１が端末と通信する範囲よりも狭い。また、マクロセル基地局及びフェムトセル基地局を問わず、基地局が通信する範囲は、複数の基地局間で包含関係であってもよいし、一部の範囲が重複していてもよい。

図２は、本実施形態における送信電力設定のシーケンスの一例を示す図である。

フェムトセル基地局１１１は、例えば電源の投入などによって動作を開始し、フェムトセル基地局初期化処理２０１を行う。フェムトセル基地局初期化処理２０１は、基地局の動作に必要な初期設定などを行う処理であり、例えばフェムトセル基地局１１１からの送信電力の決定などが行われる。フェムトセル基地局１１１は、フェムトセル基地局初期化処理２０１からフェムトセル基地局停止処理２０９までの間、ｌｏｏｐ２１１の範囲のシーケンスを繰り返す。フェムトセル基地局停止処理２０９は、フェムトセル基地局１１１の停止に伴う処理であり、例えば電源停止時などに実行される。

移動局接続処理２０２は、例えば移動局１１２がフェムトセル基地局１１１のセル範囲外からセル範囲内に移動した場合や、或いは移動局１１２の電源投入時に、実行される処理である。移動局接続処理２０２には、フェムトセル基地局１１１と移動局１１２との同期処理や、移動局１１２からフェムトセル基地局１１１への接続要求、フェムトセル基地局１１１から移動局１１２への接続許可等の処理を含み、更にフェムトセル基地局１１１とコアネットワーク１０４とのシグナリングを含んでも良い。移動局接続解除処理２０８は、例えば移動局１１２がフェムトセル基地局１１１のセル範囲外へ移動する場合等に実行される処理であり、フェムトセル基地局１１１とコアネットワーク１０４とのシグナリングを含んでもよい。

ｌｏｏｐ２１２では、マクロセル基地局１０１及びフェムトセル基地局１１１は、パイロット信号２０３を送信し、移動局１１２はパイロット信号２０３を受信する。ここで、マクロセル基地局１０１及びフェムトセル基地局１１１からのパイロット信号の送信は、連続的であっても良いし、間欠的であっても良い。また、マクロセル基地局１０１及びフェムトセル基地局１１１はｌｏｏｐ２１２の範囲内に限らず、任意のタイミングで、パイロット信号２０３を送信してよい。また移動局１１２は、フェムトセル基地局１１１からのパイロット信号２０３と、マクロセル基地局１０１からのパイロット信号２０３とを同時に受信しても良いし、異なるタイミングで受信しても良い。

また移動局１１２が受信するパイロット信号２０３は、一つのフェムトセル基地局１１１からのパイロット信号２０３と一つのマクロセル基地局１０１からのパイロット信号のみには限定されない。例えば、複数のマクロセル基地局１０１からのパイロット信号２０３を移動局１１２が受信しても良いし、あるいはマクロセル基地局１０１からのパイロット信号２０３を受信しなくとも良い。

フェムトセル基地局１１１は、移動局１１２に対して受信電力要求２０４を通知する。移動局１１２は、受信したパイロット信号２０３の強度に基いて受信電力報告２０５をフェムトセル基地局１１１に対して通知する。ここで、受信電力報告２０５は、受信電力要求に対する応答で、受信電力値及び当該受信電力値にて受信された信号を送信した基地局のＩＤを含む。受信電力報告２０５において報告する受信電力は、パイロット信号の受信電力の瞬時値、一定の期間のパイロット信号の受信電力の平均値、あるいは受信電力を何段階かに量子化した値である。また、一つの受信電力要求２０４に対して、移動局１１２が報告する受信電力報告２０５では、一つの基地局のパイロット信号２０３の受信電力のみを含めてもよいし、複数の基地局のパイロット信号２０３の受信電力を含めてもよい。

また、受信電力報告２０５は、受信電力要求２０４への応答として報告するだけではなく、移動局１１２の判断により、移動局１１２が、自発的に報告してもよい。或いは、移動局１１２は、一度の受信電力要求２０４に対して例えば一定周期毎に複数回受信電力報告２０５を報告しても良い。また、フェムトセル基地局１１１から移動局１１２への受信電力要求２０４や、移動局１１２からフェムトセル基地局１１１への受信電力報告２０５は、例えば移動局１１２が通信中か通信中でないかや、フェムトセル基地局１１１内に接続中の移動局１１２の数といった状況によって頻度を変更することも可能である。なお、移動局１１２と基地局との間ではこのほかにもデータ等の送受信等が行われるが、このシーケンスでは説明を割愛する。

受信電力報告２０５にて報告された受信電力値は、報告電力値蓄積処理２０６において、フェムトセル基地局１１１内に蓄積される。蓄積された結果は送信電力調整処理２０７にて使用される。

送信電力調整処理２０７は報告電力値蓄積処理２０６にて蓄積された移動局１１２から報告された受信電力値を元にフェムトセル基地局１１１の送信電力の調整を行う。なお、送信電力調整処理２０７は報告電力値蓄積処理２０６が行われるたびに毎回行っても良いし、複数回の報告電力値蓄積処理２０６毎に行っても良いし、一定時間毎に周期的に行っても良いし、さらにはそれらの組み合わせ条件により行っても良い。

なお、ｌｏｏｐ２１１の範囲の移動局接続処理２０２から移動局接続解除処理２０８までは、フェムトセル基地局１１１に対して移動局１１２が接続されるたびに繰り返される。図２のシーケンスでは一つの移動局１１２について記しているが、本処理は複数の移動局１１２に対しても同様に実行される。すなわち、ある移動局１１２について移動局接続処理２０２から移動局接続解除処理２０８までを実行した後に、異なる移動局１１２について移動局接続処理２０２から移動局接続解除処理２０８までを実行してもよい。あるいは、複数の移動局１１２について同時に移動局接続処理２０２から移動局接続解除処理２０８までを実行しても良い。すなわち、ある移動局１１２について移動局接続処理２０２を実行した後、当該移動局の移動局接続解除処理２０８を実行する前に別の移動局１１２について移動局接続処理２０２を実行しても構わない。この場合、複数の移動局１１２について移動局接続処理２０２から移動局接続解除処理２０８までのｌｏｏｐ２１２に含まれる処理が並行して実行される。

図３は、本実施形態における基地局１１１の構成の一例を示す図である。

制御部３００は、受信部３１０及び送信部３２０を含む基地局の送受信全体の制御を行う。また制御部３００は、基地局が送信すべき制御信号を作成して送信部３２０内の符号化部３２３に通知する。また、制御部３００は、基地局の送信電力を決定して送信部３２０内の送信RF部３２１に通知する。基地局が送信すべき制御信号とは、例えば、移動局接続処理２０２において基地局から移動局に対して通知される信号や、例えば受信電力要求２０４や、基地局の送信電力のようなパラメータを基地局のセル範囲内に通知する信号等である。

さらに、制御部３００は、受信部３１０内の復号部３１３から基地局が受信した制御信号を受け取る。基地局が受信した制御信号とは、例えば移動局接続処理２０２や移動局接続解除処理２０８において移動局から基地局に対して通知される信号や受信電力報告２０５等である。また、制御部３００は、フェムトセル基地局初期化処理２０１や報告電力蓄積処理２０６や送信電力調整処理２０７を行い、送信ＲＦ部３２１に通知する送信電力値を作成する。

受信局３１０は、基地局において、移動局１１２からの信号の受信処理を行う部位である。受信部３１０は、受信RF部３１１、復調・分離部３１２、及び復号部３１３からなる。受信RF部３１１はデュプレクサ３３０から受信部３１０に渡された信号に対し、濾波処理やダウンコンバート処理、増幅処理、ＡＤ変換処理を行い、ベースバンド受信信号を作成して復調・分離部３１２に出力する。

復調・分離部３１２は、入力されたベースバンド受信信号に対して、復調処理を行い、チャネル毎に分割して復号処理３１３に出力する。ここで復調処理とは例えばＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に対する復調処理や、同期処理、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式における逆拡散処理、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式におけるＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を含む処理である。

復号部３１３では、チャネル毎に復号処理を行って送信された信号を復元して受信部から出力する。復号部３１３にて復元された信号のうち制御信号については制御部３００に出力する。ここで復号処理とは、例えば送信時に変更された信号順序を復元するデインタリーブ処理、Ｔｕｒｂｏ符号や畳み込み符号のような誤り訂正符号に対する復号処理や、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）のような誤り検出符号の判定を含む。なお、ＣＲＣの判定結果によって再送を要求するＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）処理を行っても良い。

送信部３２０は、基地局において信号の送信処理を行う部位である。送信部３２０は、送信ＲＦ部３２１、多重・変調部３２２、符号化部３２３からなる。

符号化部３２３では、送信部３２０に対して入力された送信データ及び制御部３００から入力された制御信号に対してチャネル毎に符号化処理を行い、多重・変調部３２２に出力する。ここで符号化処理とは、例えばＣＲＣのような誤り検出符号の付加や、Ｔｕｒｂｏ符号や畳み込み符号のような誤り訂正符号を用いた符号化処理、信号順序の変換処理であるインタリーブ処理を含む。

多重・変調部３２２は、符号化部３２３から入力された信号及びパイロット信号を多重化し、変調処理を行ってベースバンド送信信号を作成して送信ＲＦ部３２１に出力する。ここで変調処理とは、例えばＰＳＫやＱＡＭといったシンボル変調処理や、ＣＤＭＡ方式における拡散処理、ＯＦＤＭＡ方式におけるＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理やＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の付加を含む。また、多重・変調部３２２においてベースバンド送信信号を作成する際には、チャネルごとの送信電力の差に応じて変調処理によって生成する信号の振幅を調整する。

送信ＲＦ部３２１は、入力されたベースバンド送信信号に対してＤＡ変換処理や濾波処理、アップコンバート処理、増幅処理を行い、送信部３２０の出力としてデュプレクサ３３０に出力する。ここで、送信ＲＦ部３２１は制御部３００から通知された送信電力に応じて増幅処理の増幅率を調整する。

デュプレクサ３３０はアンテナ３５０を経由して無線区間から受信された信号を受信部３１０に渡し、また送信部３２０からの出力信号をアンテナを経由して無線区間へと送信する。

図３の構成図では信号処理のブロック毎に説明したが、実際にはそれぞれが独立した実体を持つ必要は無く、汎用の処理モジュールを用いて各ブロックの動作を実現する実装でも良い。

例えば、図４は、ＤＳＰやＣＰＵを主体とした基地局装置の構成を示す図である。図４の示す基地局は、ＣＰＵ及びＤＳＰモジュール４０１、メモリ４０２、論理回路モジュール４０３、Ｉ／Ｆ４０４、ＲＦモジュール４０５を有し、それぞれ、バス４０６を介して接続される。図２のシーケンス図における２０１、２０６、２０７、２０９の各処理を含むプログラムに従って各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。メモリモジュール４０２は、処理中及び処理前後の送信信号及び受信信号や、信号処理に用いるテーブル類、以下にて説明する蓄積報告電力値情報や品質分布情報といった情報を保持する。論理回路モジュール４０３は、ＣＰＵ／ＤＳＰ４０１と同様に各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。

インタフェースモジュール４０４は、制御信号や信号処理前の送信信号、信号処理後の受信信号の入出力を行う。ＲＦモジュール４０５は、送信信号に対しては無線周波数帯域の信号に変換してアンテナを経由して送信を行い、受信信号に対してはアンテナを介して受信した信号をベースバンド帯域の信号に変換する。以下にて説明する送信電力調整処理や送信電力変更判定処理、パラメータ変更判定処理といった処理を含む各処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれは、ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１におけるプログラムと論理回路モジュール４０３における演算回路との一方もしくは両方及び必要であればメモリモジュール４０２を用いて行われる。

なお、図４は、最も単純な実装例であり各モジュール一つずつを記載しているが、各モジュール及びバスはそれぞれ必ずしも単一である必要は無い。例えば複数のＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１があっても良く、また複数のバス４０６があっても良い。またバス４０６が複数ある場合には、必ずしもすべてのバスが全てのモジュールと接続している必要は無く、例えば全てのモジュールと接続しているバスの他に、メモリモジュール４０２と論理回路モジュール４０３とのみを接続するバスがあっても良い。

また例えば全ての処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれをＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１において実行可能であれば論理演算モジュール４０３は無くても良い。逆に例えば全ての処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれを論理演算モジュール４０３において実行可能であればＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１は無くても良い。

図３や図４の基地局装置は、例えば、図１のフェムトセル基地局１１１である。

図５は本実施形態における受信電力報告により報告される情報の一例を示す図である。この例では報告される情報は移動局ＩＤ１０１０、タイムスタンプ１０２０、基地局ＩＤ１０３０、報告受信電力値１０４０からなる。移動局ＩＤ１０１０は、当該情報を報告する移動局のＩＤであり、直接この情報に付随しなくとも良い。タイムスタンプ１０２０は、当該情報の時刻情報であり、移動局から報告を行う際に付加する時刻情報である。また図５の例ではタイムスタンプ１０２０は基地局ＩＤ１０３０及び報告受信電力値１０４０毎に個別の値であるが、例えば一度の報告につき一つの値であっても良い。基地局ＩＤ１０３０は、報告する受信電力が基地局ＩＤにて示される基地局から送信されたパイロット信号を測定して求めた値であることを示す。報告受信電力値１０４０は、移動局から報告する受信電力値であり、移動局が測定した受信電力値そのものであっても良いし、何段階かに量子化して作成したインデックスであっても良い。つまり、基地局ＩＤにより、フェムトセル基地局１１１は、フェムトセル基地局自身が送信したパイロット信号を端末が測定した受信電力だけでなく、他の基地局、例えばマクロセル基地局１０１や自身以外のフェムトセル基地局１１１から送信されたパイロット信号を端末が測定して求めた受信電力も管理する。

なお、図５は、４点の報告受信電力値をまとめて報告する場合の例であるが、何点の報告受信電力値をまとめて報告してもよく、例えば一度の報告では１点の報告受信電力値のみを報告してもよい。

図６は本実施形態における報告電力値蓄積処理により蓄積される蓄積報告電力値情報の一例を示す図である。この例では蓄積される情報は移動局ＩＤ１１１０、タイムスタンプ１１２０、信号対干渉電力比１１３０からなるデータ列である。

移動局ＩＤ１１１０は、当該情報を報告した移動局のＩＤである。タイムスタンプ１１２０は、当該情報の時刻情報であり、移動局が報告を行う際に付加する時刻情報であってもよいし、基地局が移動局から報告を受けた時刻を示す時刻情報であっても良い。

信号対干渉電力比１１３０は一定の条件を満たす１ないしは複数の報告電力値から求める移動局における受信品質を示す値である。ここで、一定の条件とは、例えばある移動局から一度に報告された１ないしは複数の報告受信電力値であること、あるいはある移動局から一定の時間範囲内に報告された１ないしは複数の報告受信電力値であること等である。信号対干渉電力比は例えば代表信号電力値を代表干渉電力値で割った値として求めることができる。

代表信号電力値は、上記条件に含まれる報告受信電力値のうち、自基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値の平均値や、自基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値のうち最大値である。代表干渉電力値は、上記条件に含まれる報告受信電力値のうち、自基地局以外の基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値の平均値や、自基地局以外の基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値の最大値、或いは自基地局以外の基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値を基地局毎に平均化した後の最大値である。なお、ここで上記条件に含まれる報告受信電力値のうち、自基地局以外の基地局が送信したパイロット信号を測定して求められた電力値が存在せず、代表干渉電力値を求めることができない場合には、信号対干渉電力比が最大であるとして扱う。

なお、図６の例では報告電力値蓄積処理により蓄積される情報を一つのデータ列にまとめているが、多次元化して例えば移動局ＩＤ毎に異なる複数のデータ列としても良い。また、蓄積する情報は上記により求めた信号対干渉電力比をそのまま蓄積しても良いし、平均化した後に蓄積しても良い。

図７は本実施形態における送信電力調整処理の流れの一例を示す図である。

送信電力調整処理の処理開始後、まず、制御部３００は、報告電力値蓄積処理により蓄積される情報から、以降の処理にて扱いやすいように変形した品質分布情報を作成する（Ｐ１０１）。

図８は処理Ｐ１０１において作成する品質分布情報の一例である。図８の品質分布情報は、図６に示す蓄積報告電力値情報から品質情報を抽出した形である。例えば報告電力値蓄積処理にて蓄積される情報のうち、一定の時間範囲に属する情報のみを抽出し、その信号対干渉電力比１１３０を品質値１２００として用いる。

図９は処理Ｐ１０１において作成する品質分布情報の別の一例である。図９の品質分布情報は、報告電力値蓄積処理から品質情報の頻度分布を取得した形である。例えば報告電力値蓄積処理にて蓄積される情報のうち、一定の時間範囲に属する情報を抽出し、品質範囲＃１から品質範囲＃Ｎまでそれぞれに対応する信号対干渉電力比１１３０の数を頻度値１２２０として用いる。つまり、信号対干渉電力比１１３０をその値に応じて、いずれか品質範囲に対応づけたもので、頻度値１２２０は、品質範囲ごとに対応づけられた信号対干渉電力比の数である。

送信電力調整処理では、次いで、制御部３００は、パラメータ変更判定処理Ｐ１０２で、送信電力変更判定処理Ｐ１０３で用いる基準値の変更判定を行う。変更すると判定された場合は、制御部３００は、保持している基準値を更新する。次に、制御部３００は、セル範囲内の端末の目標受信品質を示す基準値と、品質分布情報とから送信電力を変更するか否かの判定を行う、送信電力変更判定処理Ｐ１０３を実行する。送信電力変更判定処理Ｐ１０３において送信電力変更と判定された場合、分岐Ｐ１０４を通じて処理Ｐ１０５及び処理Ｐ１０６が実行される。処理Ｐ１０５では、制御部３００から送信ＲＦ部３２１に変更後の送信電力が通知され、送信ＲＦ部３２１では通知された送信電力に応じて増幅器の増幅率が調整される。処理Ｐ１０６では、制御部３００から符号化部３２３に入力する制御信号のうち、セル範囲内に通知するパラメータである基地局の送信電力が変更される。送信電力判定処理Ｐ１０３において送信電力変更と判定されなかった場合、分岐Ｐ１０４を通じて送信電力調整処理が終了する。

図１０は、図７の送信電力変更判定処理Ｐ１０３の一例である、セル範囲内の端末の目標受信品質を示す基準値と、品質分布情報とから送信電力を変更するか否かの判定を行うフローチャートを示す。送信電力変更判定処理の開始後、まず制御部３００は、基地局が保持する品質分布情報から代表値を取得する（Ｐ２０１）。ここで、代表値とは例えば品質分布情報の平均値であり、また例えば品質分布情報の中央値（０．５分位値）である。

制御部３００は、Ｐ２０１で取得した代表値と、基準値に定数Ｃ１を乗じた値との比較を行う（Ｐ２０２）。制御部３００は、Ｐ２０２の比較の結果、代表値が大きい場合には処理Ｐ２０３に進み、それ以外の場合は分岐Ｐ２０４に進む。ここで、定数Ｃ１とは例えば値１であってもよいし、１よりも大きな値、例えば１．１のような値であっても良い。

制御部３００は、送信電力を低下させると判定し（Ｐ２０３）、送信電力変更判定処理を終了する。処理Ｐ２０３において低下させる送信電力は固定値であっても良いし、代表値から基準値を引いた値に比例した値でも良い。図７に示すように、判定結果に基づいて変更された送信電力、制御部は、送信ＲＦ部に通知する。

一方、代表値が基準値に定数Ｃ１を乗じた値より大きくなかった場合、制御部３００は、代表値と基準値に定数Ｃ２を乗じた値との比較を行う（Ｐ２０４）。比較の結果、代表値が小さい場合には処理Ｐ２０５に進み、それ以外の場合には送信電力変更判定処理を終了する。ここで、定数Ｃ２とは例えば値１であっても良いし、１よりも小さな値、例えば０．９のような値であっても良い。

処理Ｐ２０５に進んだ場合、制御部３００は、送信電力を上昇させると判定し、送信電力変更判定処理を終了し、制御部３００は、送信ＲＦ部に、判定結果に基づいて変更された送信電力を通知する。この場合、上昇させる送信電力は固定値であってもよいし、基準値から代表値を引いた値に比例した値でもよい。

図１１は、図７のパラメータ変更判定処理Ｐ１０２の詳細を示すフローチャートである。図１１を用いて、制御部３００が、送信電力変更判定処理Ｐ１０３で用いる基準値の変更判定を行う処理の一例を説明する。送信電力変更判定処理の開始後、制御部３００は、品質分布情報から第２代表値を取得する（Ｐ３０１）。ここで、第２代表値とは例えば品質分布情報の平均値に例えば０．５のような定数を乗じた値であり、また例えば品質分布情報の０．２分位値のように、中央値よりも低い分位値である。第２代表値は、例えば、図１０の第１代表値より小さい値である。

制御部３００は、第２代表値と基準値に定数Ｃ３を乗じた値との比較を行う（Ｐ３０２）。Ｐ３０２の比較の結果、第２代表値が大きい場合には処理Ｐ３０３に進み、それ以外の場合は分岐Ｐ３０４に進む。ここで、定数Ｃ３とは例えば０．３のような１よりも小さな値を用いる。

制御部３００は、基準値を低下させると判定し（Ｐ３０３）、パラメータ変更判定処理を終了する。Ｐ３０３で、基準値を低下させると判定した場合、制御部３００は、保持している基準値を更新する。処理Ｐ３０３において低下させる基準値は固定値であっても良いし、第２代表値から基準値と定数Ｃ３との乗じた値を引いた値に比例した値でも良い。

一方、制御部３００は、第２代表値が基準値に定数Ｃ３を乗じた値より大きくなかった場合、第２代表値と基準値に定数Ｃ４を乗じた値との比較を行う（Ｐ３０４）。比較の結果、代表値が小さい場合には処理Ｐ３０５に進み、それ以外の場合にはパラメータ変更判定処理を終了する。ここで、定数Ｃ４とは例えば定数Ｃ３と同値であってもよいし、定数Ｃ３よりも小さな値であっても良い。処理Ｐ３０５では基準値を上昇させると判定し、パラメータ変更判定処理を終了する。処理Ｐ３０５において上昇させる基準値は固定値であってもよいし、基準値と定数Ｃ４との積から第２代表値を引いた値に比例した値でもよい。さらに、制御部３００は、基準値を上昇させる判定をし、上昇させた基準値を保持する。

図１２は送信電力変更判定処理及びパラメータ変更判定処理における品質分布情報の代表値の一例を示す図である。図１２において、品質情報として信号対干渉電力比を用い、曲線５００は品質分布情報の累積確率分布を表す。

図１２の例では０．５分位値を送信電力変更判定処理に用いる第1代表値として用い、０．２分位値をパラメータ変更判定処理における第2代表値として用いている。図１０の送信電力変更判定処理の結果生じる品質分布情報の変化により、第1代表値が基準値に近づくように制御される。第1代表値として品質情報の平均値や０．５分位値といった値を選択していることにより、この制御の結果平均的な品質情報が基準値に近づくように制御がなされる。
一方で図１１のパラメータ変更判定処理では、第2代表値と基準値とが離れているほど基準値を下げるような制御がなされる。第2代表値として例えば品質情報の０．２分位値を選択していることにより、この制御の結果品質情報の分布の広がりが大きいほど基準値を下げるように、逆に品質情報の分布の広がりが小さいほど基準値を上げるように制御がなされる。

なお、処理の区切り毎の情報の形態については以上の説明にて一例を示したが、他の形態で処理を区切っても良い。例えば以上の説明では移動局から基地局への受信電力報告は、受信電力情報であり、報告電力値蓄積処理にて信号対干渉電力比に変換しているが、移動局から基地局への受信電力報告の時点で信号対干渉電力比情報であっても構わない。

なお、図２の変形例として、フェムトセル基地局１１１は、フェムトセル基地局１１１から送信される無線信号の送信電力をいったん増加してもよい。フェムトセル基地局からの無線信号の送信電力を増加させることにより、移動局２０２は、フェムトセル基地局のパイロット信号の受信電力が増加したと判断し、移動局接続２０２において、ハンドオーバー等によりフェムトセル基地局１１１に接続する。つまり、フェムトセル基地局周辺に存在するが、マクロ基地局１０１に接続している移動局２０２は、マクロ基地局１０１によって起動されるハンドオーバー等によりフェムトセル基地局に接続する。これにより、マクロセル基地局１０１に接続していた移動局２０２からの、フェムトセル基地局からの信号に関する受信電力報告をフェムトセル基地局１１１が収集する。つまり、フェムトセル基地局に接続していない、フェムトセル基地局周辺の移動局２０２も含めて、フェムトセル基地局からの信号に関する受信電力報告を収集することができ、フェムトセル基地局は、移動局２０２の受信電力の分布を把握し、複数の移動局２０２の受信電力の分布に基づいて送信電力を決定する。

たとえば、フェムトセル基地局が、建物内部に設置され、建物外部にマクロセル基地局が設置される形態では、建物の外壁を電波が通過する際、大きく減衰することが知られている（ペネトレーションロス）。従って、マクロセル基地局に接続する端末に与える干渉は、ペネトレーションロスのため小さくなることが期待される。そこで、フェムトセル基地局が建物内部に設置されているか否かによって、フェムトセル基地局の送信電力を調整し、マクロセル基地局に接続される移動局への干渉を軽減することができる。以上が第一の実施形態の説明である。

以下、第二の実施形態について説明する。以下に言及する構成や処理については、第一の実施形態に説明と重複するので省略する。

まず、図２のフェムトセル基地局１１１は、フェムトセル基地局初期化２０１で設定されるデフォルト送信電力より増加させた電力で、loop211では、信号を送出する。

フェムトセル基地局からの無線信号の送信電力を増加させることにより、移動局２０２は、フェムトセル基地局のパイロット信号の受信電力が増加したと判断し、移動局接続２０２において、ハンドオーバー等によりフェムトセル基地局１１１に接続する。つまり、フェムトセル基地局周辺に存在するが、マクロ基地局に接続している移動局２０２は、マクロ基地局によって起動されるハンドオーバー等によりフェムトセル基地局に接続する。

これにより、フェムトセル基地局１１１は、受信電力報告要求を、ハンドオーバー等により接続された移動局に対しても行うことができる（２０４）。マクロセル基地局１０１に接続していた移動局２０２からの、フェムトセル基地局からの信号に関する受信電力報告をフェムトセル基地局１１１が収集する（２０５）。つまり、フェムトセル基地局に接続していない、フェムトセル基地局周辺の移動局２０２も含めて、フェムトセル基地局からの信号に関する受信電力報告を収集することができ、フェムトセル基地局は、移動局２０２の受信電力の分布を把握し、複数の移動局２０２の受信電力の分布に基づいて送信電力を決定する、送信電力調整２０７を行う。

以下、図１３を用いて、第二の実施形態における送信電力調整処理２０７の詳細を説明する。
まず、制御部３００は、図２の２０５で端末（移動局）から報告されたフェムトセルの受信信号品質から、品質分布情報を作成する（Ｐ４０１）。

図１４は、処理Ｐ４０１において、制御部３００が作成する品質分布情報の一例である。図１４では、フェムトセル基地局が取得した受信信号品質１３２０に、受信信号品質が大きい順に順位１３００がつけられ、表に並べられている。端末ＩＤ１３１０は、受信信号品質１３２０の各値を報告してきた端末を特定するＩＤである。
図１３に戻り、さらに、制御部３００は、各順位の受信信号品質に対して、１つ上の順位との受信信号品質の差１３３０を計算する。

次に、制御部３００は、図１４のテーブルにおいて、受信信号品質差１３３０のうち予め定めた閾値を超えるものがあるか否かを判定する（Ｐ４０２）。受信信号品質差１３３０が閾値を超える場合（Ｐ４０２のＹｅｓ）、制御部３００は送信電力を変更するため、送信電力値決定処理Ｐ４０３に進む。

受信信号品質差１３３０が閾値を超えない場合（Ｐ４０２のＮｏ）、制御部３００は送信電力を変更しないことを決定し、終了する。なお、送信電力を変更しないとは、送信電力調整処理の終了後、フェムトセル基地局を元のデフォルト送信電力に戻す。

送信電力値決定処理Ｐ４０３では、制御部３００は、受信信号品質差１３３０が閾値を超えた端末を、建物外壁の向こう側に存在するとみなして、この端末の通信品質が、通信を行うための最低信号品質以下となるように、送信電力を決定する。その結果、送信電力変更後に最低信号品質以下となる端末は、ハンドオーバーもしくは再接続等によって、他の基地局、例えばマクロセル基地局１０１へ接続する。

例えば、図１４のテーブルにおいて、端末ＩＤ１２０の受信信号品質差１３３０が閾値を超えたとする。端末ＩＤ１２０の受信信号品質は、５ｄＢである。最低信号品質が、−１０ｄＢであるならば、フェムトセル基地局が送信電力を５ｄＢ−（−１０ｄＢ）＝１５ｄＢ低下させることにより、端末ＩＤ１２０の受信信号品質は−１０ｄＢとなって、最低信号品質以下となる。マクロセル基地局１０１に接続する端末にとって、フェムトセル基地局１１１からの受信信号品質は、干渉電力の強さを示す。従って、Ｐ４０３では、制御部３００は、端末ＩＤ１２０への干渉電力を、一定以下に抑制するよう、端末ごとにフェムトセル送信電力を設定する。

以降の処理Ｐ４０４、Ｐ４０５は、図７のＰ１０５、Ｐ１０６と共通である。

なお、Ｐ４０２において、複数の端末の受信信号品質差１３３０が閾値を超えた場合、制御部３００は、Ｐ４０３において、最も順位１３００が上位の端末を選択しても良い。あるいは、制御部３００は、Ｐ４０３において、最も受信信号品質差１３３０が大きい端末を選択しても良い。

上述のとおり、第二の実施形態では、フェムトセル基地局は、基地局により送出される信号を受信した端末から、受信した信号の受信電力を収集し、複数の端末の受信電力の比較結果に基づいて、各端末に対する送信電力を決定する。

なお、P401では、フェムトセルのパイロット信号受信電力を受信信号品質とするが、マクロセルのパイロット信号受信電力を合わせて用いても良い。例えば、「フェムトセルのパイロット信号受信電力」を「マクロセルのパイロット信号受信電力」で割ることにより求められた値や、「フェムトセルのパイロット信号受信電力」と「マクロセルのパイロット信号受信電力」との比を、受信信号品質としても良い。ただし、この場合、端末は、フェムトセル基地局のみならず、周辺の基地局、例えばマクロセル基地局１０１のパイロット信号の受信電力も、受信電力報告２０５においてフェムトセル基地局に報告し、フェムトセル基地局は、取得した受信電力報告２０５から、「フェムトセルのパイロット信号受信電力」と「マクロセルのパイロット信号受信電力」を抽出し、受信信号品質を求める。

以上の実施形態により、フェムトセル基地局からの無線空間を伝搬する信号について、他の基地局に接続される端末への干渉を軽減することができる。

１０１ マクロセル基地局、１０２ 移動局、１０３ ネットワーク、１０４ コアネットワーク、１１１ フェムトセル基地局、１１２ 移動局、
２０１ フェムトセル基地局初期化処理、２０６ 報告電力蓄積処理、２０７ 送信電力調整処理

Claims (14)

1. １ないし複数の端末装置と無線通信を行い、
   パイロット信号を送信するパイロット信号送信部と
   前記パイロット信号に対する応答を端末装置から受信する受信部と、
   複数の端末装置からの前記応答に含まれる受信したパイロット信号の品質に基づいて、端末装置毎の送信電力を設定する送信電力設定部と、
   前記設定された送信電力に基づいて、前記端末装置へ信号を送信する端末信号送信部と、を有する基地局装置であって、
   前記送信電力設定部は、当該基地局の通信範囲内の端末装置間に許容する受信品質差を示す第１の基準値を有し、
   前記送信電力設定部は、１ないしは複数の端末装置からの報告を元に品質情報を作成して蓄積し、該蓄積した品質情報から端末装置間の受信品質差を示す第１の指標を作成し、前記第１の指標と前記第１の基準値との比較結果に応じて送信電力を設定することを特徴とする基地局装置。
2. 請求項１記載の基地局装置であって、
   前記送信電力設定部は、
   当該基地局の通信範囲内の端末装置の最低受信品質値を示す第２の基準値を有し、
   前記第１の指標が前記第１の基準値よりも大きい端末の受信品質が前記第２の基準値よりも小さくなるように送信電力を下げる、ことを特徴とする基地局装置。
3. １ないしは複数の端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、
   パイロット信号を送信する送信部と、
   当該基地局の通信範囲内の端末装置の目標受信品質値を示す基準値を保持する保持部と、
   １ないしは複数の端末装置からの、前記端末装置で受信される前記パイロット信号に関する受信電力に関する報告に基づいて品質情報を作成して蓄積する蓄積部と、
   該蓄積した品質情報から端末装置の平均受信品質を示す第１の代表値を作成し、該第１の代表値と該基準値との比較結果に応じて送信電力を設定する送信電力設定部と、
   該蓄積した品質情報から端末装置の受信品質の分布状況を示す第２の代表値を作成し、該第２の代表値と該基準値との比較結果に応じて該基準値を変更する基準値変更部と、
   を有することを特徴とする基地局装置。
4. 請求項３記載の基地局装置であって、
   該第１の代表値が該基準値よりも小さい場合には送信電力を上昇させることを特徴とする基地局装置。
5. 請求項３記載の基地局装置であって、
   該第１の代表値が該基準値よりも大きい場合には送信電力を下降させることを特徴とする基地局装置。
6. 請求項３記載の基地局装置であって、
   該第２の代表値が該基準値と定数との積よりも小さい場合には該基準値を上昇させることを特徴とする基地局装置。
7. 請求項３記載の基地局装置であって、
   該第２の代表値が該基準値と定数との積よりも大きい場合には該基準値を下降させることを特徴とする基地局装置。
8. 請求項３記載の基地局装置であって、
   品質情報とは該基地局が送信したパイロット信号の受信電力値と、該基地局とは異なる基地局が送信したパイロット信号の受信電力値との比であることを特徴とする基地局装置。
9. 請求項３記載の基地局装置であって、
   品質情報とは該基地局が送信したパイロット信号の受信電力値であることを特徴とする基地局装置。
10. 請求項３記載の基地局装置であって、
    該第１の代表値とは品質情報の平均値であることを特徴とする基地局装置。
11. 請求項３記載の基地局装置であって、
    該第１の代表値とは品質情報の分位値であることを特徴とする基地局装置。
12. 請求項３記載の基地局装置であって、
    該第２の代表値とは品質情報の平均値と定数値との積であることを特徴とする基地局装置。
13. 請求項３記載の基地局装置であって、
    該第２の代表値とは品質情報の分位値であることを特徴とする基地局装置。
14. 請求項３記載の基地局装置であって、
    前記通信範囲は、他の基地局の通信範囲に含まれることを特徴とする基地局装置。

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