JP5780547B2 - 通信端末、基地局及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局を介してセルラ方式の無線通信を行う通信端末、基地局及び無線通信方法に関するものである。

従来、複数のセルそれぞれに設けられた基地局と通信端末との間で、データ信号（データシンボル）とチャネル推定等に用いられるリファレンス信号とを送受信するセルラ方式の無線通信システムが知られている。
また、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いた移動通信システムでは、複数基地局間で協調して通信端末（移動局）に対する無線通信を行う基地局間の協調通信制御が知られている。
例えば、セル境界エリアに位置する通信端末（移動局）に対して、互いに隣接する複数の基地局が協調して、同一周波数を用いて同一データ信号をタイミングを合わせて送信するように基地局間で協調通信制御を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、複数基地局間で協調して無線リソース割当を行うことにより周波数利用効率の向上を図るＥＣＯ−ＯＦＤＭ（Enhanced COoperative-OFDM）が検討されている。例えば、隣接する基地局間で協調制御して移動局への信号送信を適応的に停止する複数基地局間協調制御方式（以下、この協調通信制御を特に「ＥＣＯ協調制御」という。）が提案されている（非特許文献１、２参照）。このＥＣＯ協調制御によれば、互いに隣接する複数のセルの全体についてスループットを低下させることなくセル境界でのスループットを大幅に改善できる。

上記従来のセルラ方式の無線通信システムにおいて、セル境界に位置する通信端末は、自セルの周辺に位置するセル（以下「周辺セル」という。）の基地局から送信されるデータ信号、チャネル推定等に用いるように基地局から所定のタイミングで送信されるリファレンス信号からの干渉により、自セルから受信する信号の復調を適切に行うことができず、通信品質（スループット）が低下する。
特に、上記のＥＣＯ協調制御を行う場合、周辺セルの基地局からのデータ信号の送信が停止されるため、通信端末を特定せずに複数の通信端末に対して報知するように送信されるリファレンス信号の干渉のみが通信品質低下の要因となる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の基地局からのリファレンス信号の干渉による通信品質の低下を抑制することができる通信端末、基地局及び無線通信方法を提供することである。

本発明に係る通信端末は、基地局を介したセルラ方式の無線通信に用いられる通信端末であって、基地局からリファレンス信号を受信する手段と、当該通信端末が在圏する自セルの基地局から受信したリファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第１の条件と、前記自セルの周辺に位置する複数の周辺セルの基地局のうち特定の周辺セルの基地局から受信したリファレンス信号の受信電力が前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番以内に大きく且つ該リファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第２条件とを満たす場合に、前記特定の周辺セルの基地局から受信するリファレンス信号のレプリカ信号を生成し、受信信号から除去する手段と、を備えたことを特徴とするものである。

前記通信端末において、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去してもよい。
また、前記通信端末において、前記レプリカ信号を時間軸上においてサンプル毎に生成、除去してもよい。
また、前記通信端末において、前記特定の周辺セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングと、前記自セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングとの間の時間差を算出し、前記受信タイミング間の時間差が所定範囲以内の場合は、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去し、前記受信タイミング間の時間差が前記所定範囲の外にある場合は、前記レプリカ信号を時間軸上においてサンプル毎に生成、除去してもよい。
また、前記通信端末において、前記特定の周辺セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングと、前記自セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングとの間の時間差を算出し、前記第１の条件及び第２の条件を満たすとともに前記受信タイミング間の時間差が所定範囲以内の場合は、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去し、前記受信タイミング間の時間差が前記所定範囲の外にある場合は、前記レプリカ信号を生成、除去しないようにしてもよい。
また、前記通信端末において、前記レプリカ信号を生成、除去する対象の一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を受信する手段を備え、前記識別情報で特定される周辺セルの基地局について前記レプリカ信号を生成、除去してもよい。

本発明に係る基地局は、セルラ方式の無線通信に用いられる基地局であって、当該基地局のセルに前記通信端末が在圏するとき、その通信端末に、前記レプリカ信号を生成、除去する対象の一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を送信する手段を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明に係る無線通信方法は、複数の通信端末と複数の基地局との間でセルラ方式の無線通信を行う無線通信方法であって、前記通信端末が、その通信端末が在圏する自セルの基地局からリファレンス信号を受信するステップと、前記通信端末が、前記自セルの周辺に位置する複数の周辺セルの基地局それぞれからリファレンス信号を受信するステップと、前記通信端末が、前記自セルの基地局から受信したリファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第１の条件と、前記自セルの周辺に位置する複数の周辺セルの基地局のうち特定の周辺セルの基地局から受信したリファレンス信号の受信電力が前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番以内に大きく且つ該リファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第２条件とを満たす場合に、前記特定の周辺セルの基地局から受信するリファレンス信号のレプリカ信号を生成し、該レプリカ信号を受信信号から除去するステップと、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、複数の基地局からのリファレンス信号の干渉による通信品質の低下を抑制することができる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成の一例を模式的に示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る無線通信システムにおける干渉キャンセル処理前の自セルの基地局及び周辺セルの基地局それぞれから送信される下りリンクＯＦＤＭ信号のフレーム構成の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る無線通信システムにおける干渉キャンセル処理を説明するための自セルの基地局及び周辺セルの基地局それぞれから送信される下りリンクＯＦＤＭ信号のフレーム構成の一例を示す説明図。 ２セルモデルを用いたシミュレーションによってスループット特性として周波数利用効率を評価した結果の一例を示すグラフ。 干渉キャンセル処理の制御の一例を示すフローチャート。 時間軸上における干渉キャンセル処理の一例を示すフローチャート。 干渉キャンセル処理の制御の他の例を示すフローチャート。 周波数軸上における干渉キャンセル処理の一例を示すフローチャート。 干渉キャンセル処理の制御の更に他の例を示すフローチャート。 干渉キャンセル処理の制御の更に他の例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施形態では、ＯＦＤＭ方式を用いた移動通信システムにおいて基地局間で協調通信制御を行う場合に適用した場合について説明するが、本発明は、このような協調通信制御を行わない場合にも同様に適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム（移動通信システム）の構成の一例を模式的に示す説明図である。本実施形態に係る無線通信システムでは、協調制御対象の任意の周波数を用いたデータ信号（ＤＳ、データシンボル）の無線送信のタイミングが互いに重複する複数のセル（図示の例では２つのセルＣ１〜Ｃ２）を含む協調制御エリアＡが設定されている。この協調制御エリアＡにおいて、通信端末としての移動局ＭＳが在圏する自セルＣ１と、その自セルＣ１に隣接する周辺セルＣ２との境界エリアでは、データ信号とは別にチャネル推定等に用いられるリファレンス信号（ＲＳ）が、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２から端末を特定せずに複数の移動局に対して報知するように、予め設定した所定のタイミングで送信される。協調制御装置１００は、協調制御エリアＡ内の複数のセルＣ１，Ｃ２それぞれに設けられた基地局ＢＳ１，ＢＳ２と、図示しない通信回線を介して通信できるように接続され、協調制御エリアＡにおける基地局ＢＳ１，ＢＳ２による協調無線通信を制御する。

なお、図示の例では、協調制御エリアＡに含まれるセル及び基地局がそれぞれ２つである場合について示しているが、協調制御エリアＡに含まれるセル及び基地局はそれぞれ３以上であってもよい。また、図示の例では、協調制御エリアＡのセルに１台の移動局ＭＳが在圏しているが、複数台の移動局ＭＳが在圏してもよい。また、図示の例では、協調制御装置により協調制御が行われているが、各基地局が自律分散的に制御を行ってもよい。また、上記基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）の仕様においては「ＮｏｄｅＢ」と呼ばれたり、更に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の仕様では発展型のＮｏｄｅＢとして「ｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）」と呼ばれたりする場合がある。また、移動局ＭＳは、通信サービスの利用者によって使用されるためユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）と呼ばれる場合があり、単に通信端末や端末と呼ばれたり、また、無線機と呼ばれる場合もある。移動局ＭＳは、携帯電話機等の移動通信端末であってもよいし、無線通信機能を有する携帯可能なコンピュータ装置であってもよい。また、上記セルＣ１，Ｃ２はそれぞれ、互いに大きさが異なるマクロセル、マイクロセル、フェムトセル、ピコセル等の各種セルのいずれかであってもよい。

移動局ＭＳは、例えば、アンテナ、送信増幅器、受信増幅器、無線信号処理部、ベースバンド信号処理部、主制御装置などで構成される。主制御装置は、例えばマイクロプロセッサやメモリで構成され、予め組み込まれた所定の制御プログラムに基づいて各部を制御する。例えば、主制御装置は、所定の制御プログラムが実行されることにより、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２からのデータ信号（ＤＳ）やリファレンス信号（ＲＳ）などの受信を処理したり、後述の干渉キャンセル処理を実行したり、その干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止を制御したりする。

また、各基地局ＢＳ１，ＢＳ２は、例えば、アンテナ、送信増幅器、受信増幅器、無線信号処理部、ベースバンド信号処理部、有線伝送路インターフェース部、主制御装置などで構成される。主制御装置は、例えばマイクロプロセッサやメモリで構成され、予め組み込まれた所定の制御プログラムに基づいて各部を制御する。例えば、主制御装置は、所定の制御プログラムが実行されることにより、協調制御装置１００から受信した協調制御情報に基づいて、移動局ＭＳとの間のデータ信号（ＤＳ）やリファレンス信号（ＲＳ）などの送信や、他の基地局との間の通信を制御する。また、主制御装置は、所定の制御プログラムが実行されることにより、後述の移動局ＭＳから受信した測定報告に含まれる情報や協調制御装置から受信する情報に基づいて干渉キャンセル処理の対象となる周辺セルの基地局を特定したり、その特定した一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を含む制御情報を移動局ＭＳに送信するように制御したりする。

図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上記構成の無線通信システム（移動通信システム）における自セルの基地局ＢＳ１及び周辺セル（隣接セル）の基地局ＢＳ２それぞれから送信される下りリンクＯＦＤＭ信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。図２（ａ）は、自セルの基地局（以下、適宜「希望局」という。）ＢＳ１から送信される信号のフレーム構成の例であり、図２（ｂ）は、周辺セルの基地局（以下、適宜「干渉局」という。）ＢＳ２から送信される信号のフレーム構成の例である。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、希望局ＢＳ１、干渉局ＢＳ２ともにリファレンス信号は周波数軸上において３サブキャリア毎に挿入され、時間軸においては１サブフレーム１４ＯＦＤＭシンボルのうち、１、５、８、１２番目のＯＦＤＭシンボルにおいて送信される。ここで、希望局ＢＳ１、干渉局ＢＳ２からの信号は移動局ＭＳにより同一のタイミングで受信され、希望局ＢＳ１及び干渉局ＢＳ２それぞれから送信されるリファレンス信号ＲＳは相互に干渉を及ぼさないよう周波数軸上で１サブキャリア分シフトして配置されているものとした。

基地局間協調制御により干渉局ＢＳ２からのデータ信号の送信が停止される場合、希望局ＢＳ１から希望リファレンス信号を受信するときの信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）は、次の（１）式に示すγ［ｄＢ］のように表される。ここで、Ｓ１は希望局ＢＳ１から受信したデータ信号（以下、「希望データ信号」という。）の電力［ｄＢｍ］、Ｉ_２（Ｒ）は干渉局ＢＳ２から受信したリファレンス信号（以下、「干渉リファレンス信号」という。）からの干渉電力［ｄＢｍ］、及びＮはノイズの電力［ｄＢｍ］である。

上記（１）式に示すように、希望データ信号の受信時における信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ（γ）は、ノイズだけでなく干渉リファレンス信号の影響を受けて劣化する。従って、周波数利用効率を向上させるべく例えば基地局間協調制御により干渉局ＢＳ２からのデータ信号の送信が停止される場合でも、干渉局ＢＳ２のリファレンス信号ＲＳからの干渉が残留し、信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ（γ）を高めることができず、性能改善（周波数利用効率の向上）に限界がある。

そこで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように移動局ＭＳ側で干渉局ＢＳ２のリファレンス信号ＲＳを除去（キャンセル）する処理を行うことにより、性能改善（周波数利用効率の向上）を図っている。干渉局ＢＳ２のリファレンス信号ＲＳを除去（キャンセル）する処理を行うと、次の（２）式に示すように、信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲ（γ’）を高めることができ、周波数利用効率が向上するので、干渉局からのリファレンス信号の干渉による通信品質（スループット）の低下を抑制することができる。

図４は、前述の図１に示したようにセルＣ１，Ｃ２からなる２セルモデルを用いたシミュレーションによってスループット特性として周波数利用効率（Spectral Efficiency）［ｂｐｓ／Ｈｚ］を評価した結果の一例を示すグラフである。図４中の横軸は、両基地局ＢＳ１，ＢＳ２からの受信電力比（ＳＩＲ：Signal-to-Interference Ratio）［ｄＢ］すなわち基地局ＢＳ１からの受信電力を基地局ＢＳ２からの受信電力で割った値であり、縦軸はスループット特性として周波数利用効率である。スループット特性（周波数利用効率）の評価は、表１の各種条件（諸元）の値を用いて行った。

また、両基地局ＢＳ１，ＢＳ２からの受信電力比ＳＩＲにおいて、干渉局ＢＳ２からの信号の受信電力は送信停止の有無に関わらず、データ信号が全帯域で送信される場合を仮定して定義した。セル境界での信号雑音比ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）は２０［ｄＢ］となるように設定し、希望局ＢＳ１からの受信電力を変えることでＳＩＲを変化させた。アンテナ構成はＳＩＳＯ（Single Input Single Output）とし、干渉キャンセル処理を適用した後の希望電力と（残留干渉＋雑音電力）との比率からシャノン容量によりスループットを計算した。なお、最終的なスループットは、リファレンス信号ＲＳや制御信号による損失を考慮し、シャノン容量に０．７５を掛けたものを用いた（３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）の仕様書ＴＲ３６．９４２参照）。以上の条件のもと、次の（１）〜（４）の場合それぞれについてスループット特性（周波数利用効率）の評価を行った。
（１）干渉キャンセル処理なし（ＥＣＯ協調制御なし）
（２）干渉キャンセル処理なし（リファレンス信号ＲＳの干渉のみ）
（３）干渉キャンセル処理あり
（４）干渉キャンセル処理あり（カンニングチャネル推定あり）
ここで、上記カンニングチャネル推定は、基地局と移動局との間の伝送路におけるフェージング状態について移動局側で理想的に知ることができることを指す。

図４の評価結果に示すように、セル境界においてＳＩＲが０［ｄＢ］の場合、干渉キャンセル処理なしでは協調制御によるデータ信号の送信停止により周波数利用効率が０．７ｂｐｓ／Ｈｚから２．５［ｂｐｓ／Ｈｚ］と３．６倍改善される。これに対し、干渉キャンセル処理を適用することにより、４．６［ｂｐｓ／Ｈｚ］と更に１．８倍特性を改善できることが分かる。但し、ＳＩＲが１３［ｄＢ］以上では、希望局ＢＳ１からの信号により隣接セルのチャネル推定精度が劣化し、干渉キャンセル処理がない場合よりも特性が劣化することが分かる。このため、希望局ＢＳ１と干渉局ＢＳ２との間の受信電力比又は受信電力差に応じて適応的に干渉キャンセル処理の適用を決定することが必要である。

図５は、上記構成の無線通信システムにおいて周辺セルの基地局からリファレンス信号を検出したときに移動局で実行される干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御の一例を示すフローチャートである。
図５において、移動局ＭＳは、予め設定された所定のタイミングに自セル及び複数の周辺セルの各基地局から報知されているリファレンス信号の受信電力の情報を受信し、移動局ＭＳ内のデータ記憶手段としてのメモリ内に保存されている各基地局のリファレンス信号受信電力：ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）の値を更新するとともに、各ＲＳＲＰの基づいて算出した信号対干渉雑音電力比：ＳＩＮＲの値を更新する（ステップ１０１）。

次に、移動局ＭＳは、自セルの基地局である希望局から受信した希望リファレンス信号についての第１条件と周辺セルの基地局である干渉局から受信した干渉リファレンス信号についての第２条件とを満たすか否を判断する（ステップ１０２〜１０４）。
具体的には、移動局ＭＳは、第１の条件として、自セルの希望局から受信した希望リファレンス信号について算出したＳＩＮＲ［ｄＢ］の値が予め設定した所定の基準値ｘ［ｄＢ］以上であるか否かを判断する（ステップ１０２）。ここで、基準値ｘ［ｄＢ］は、予め行った実験やシミュレーション等に基づいて設定することができ、例えば０［ｄＢ］や１０．３［ｄＢ］に設定される。

次に、上記（１）式に示すＳＩＮＲ［ｄＢ］の値が基準値ｘ［ｄＢ］以上（ステップ１０２でＹｅｓ）の場合、移動局ＭＳは、第２の条件（その１）として、干渉リファレンス信号を受信した複数の周辺セルの基地局のうち、判断対象の特定の周辺セルの干渉局から受信した干渉リファレンス信号のＲＳＲＰが前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番以内に大きいか否か、すなわち前記ＲＳＲＰが上位ｚ番目以内か否かを判断する（ステップ１０３）。更に、前記ＲＳＲＰが上位ｚ番目以内（ステップ１０３でＹｅｓ）の場合、移動局ＭＳは、第２の条件（その２）として、前記特定の周辺セルの干渉局から受信した干渉リファレンス信号について算出したＳＩＮＲ［ｄＢ］の値が予め設定した所定の基準値ｙ[ｄＢ]以上であるか否かを判断する（ステップ１０４）。ここで、上記所定の順番（ｚの値）や基準値ｙ［ｄＢ］は、予め行った実験やシミュレーション等に基づいて設定することができ、例えばｚの値は２又は３に設定される。また、干渉リファレンス信号のＳＩＮＲ［ｄＢ］としては、例えばデータ信号を受信していない場合、干渉リファレンス信号の受信レベルの受信レベルをＳ２、希望局からのデータ信号の受信レベルをＩ１（Ｒ）として、次の（３）式を用いて算出したγの値を用いることができる。

次に、前記特定の周辺セルの干渉局のＳＩＮＲ［ｄＢ］の値が基準値ｙ[ｄＢ]以上（ステップ１０４でＹｅｓ）の場合、すなわち第１の条件並びに第２の条件（その１及びその２）をすべて満たす場合、移動局ＭＳは、前記特定の周辺セルの基地局から受信する干渉リファレンス信号について後述の時間軸上での干渉キャンセル処理を開始し、既に干渉キャンセル処理を開始している場合は、その干渉キャンセル処理を停止せずに継続する（ステップ１０５）。
その後、移動局ＭＳは、ステップ１０１に戻って再び各基地局のＲＳＲＰ及びＳＩＮＲの値の更新から繰り返し実行する。

一方、上記第１の条件並びに第２の条件（その１及びその２）のいずれかを満たさない場合、移動局ＭＳは、干渉キャンセル処理を開始せず、既に干渉キャンセル処理を開始している場合はその干渉キャンセル処理を停止する（ステップ１０６）。

なお、複数の周辺セルの基地局からリファレンス信号が検出された場合は、それら複数のリファレンス信号それぞれについて、上記図５の干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御（ステップ１０１〜１０６）が実行される。

図６は、移動局で実行される干渉キャンセル処理の一例を示すフローチャートである。本例では、時間軸上で干渉キャンセル処理が実行される。
前述の図５において干渉キャンセル処理が開始（継続）された場合、その干渉キャンセル処理対象の周辺セルの基地局である干渉局から受信される干渉リファレンス信号については、次のように移動局ＭＳで処理される。
図６において、まず、干渉局から干渉リファレンス信号が受信されると、その干渉リファレンス信号の受信タイミングが検出される（ステップ２０１）。
次に、受信した干渉リファレンス信号がフーリエ変換され（ステップ２０２）、フーリエ変換後の周波数軸上における干渉リファレンス信号を用いてチャンネル推定が行われる（ステップ２０３）。本例では、チャンネル推定として、周波数応答から逆フーリエ変換によりインパルス応答を求め、ＣＰ（Cyclic Prefix）区間のみを残して再度フーリエ変換することで精度よく推定を行う遅延時間領域チャネル推定を用いた（例えば、「J. J. van de Beek et. al. "On Channel Estimation in OFDM Systems," IEEE VTC'95.」参照）。この推定値をサブフレーム内で時間平均したものを最終的なチャネル推定値とした。なお、チャンネル推定としては、遅延時間領域チャネル推定以外の方法で推定するものを採用してもよい。

次に、上記チャネル推定で得られたチャネル推定値に基づいて、干渉局の干渉リファレンス信号ＲＳのレプリカ信号が、周波数軸上においてサブキャリア単位で生成される（ステップ２０４）。この周波数軸上におけるレプリカ信号は逆フーリエ変換で時間領域へ変換され、時間軸上においてサンプル時間単位でレプリカ信号が生成される（ステップ２０５）。一般にＯＦＤＭ信号では、信号間干渉を防ぐために信号区間に先立ってサイクリック・プレフィックス（または、ガードインターバル）区間が設けられており、このサイクリック・プレフィックス区間の干渉を除去するために、生成された時間領域のレプリカ信号の後方部分からサイクリック・プレフィックス信号を生成し、これを含めて最終的なレプリカ信号としてもよい。

一方、自セルの基地局である希望局から受信する希望データ信号については、次のように移動局ＭＳで処理される。
まず、希望局から希望データ信号が受信されると、その希望データ信号の受信タイミングが検出される（ステップ３０１）。
次に、上記ステップ２０５で生成された時間軸上における干渉リファレンス信号のレプリカ信号を用いて、希望局から受信した受信信号である希望データ信号から上記干渉リファレンス信号のレプリカ信号が除去される（ステップ３０２）。
次に、上記干渉リファレンス信号のレプリカ信号が除去された希望データ信号は、フーリエ変換で周波数領域へ変換され（ステップ３０３）、希望データ信号の復調が行われる（ステップ３０４）。

以上の干渉キャンセル処理により、周辺セルの干渉局からの干渉リファレンス信号を受信する場合に、その干渉リファレンス信号の干渉を低減し、希望データ信号の復調を精度よく行うことができ、リファレンス信号の干渉による通信品質（スループット）の低下を抑制することができる。特に、セル境界エリアに位置する移動局ＭＳとの無線通信で前述の協調通信制御を行う場合においては、主要干渉源となる周辺セルの基地局からのリファレンス信号による干渉を低減し、希望データ信号の復調を精度よく行うことができる。

また、上記図５及び図６で説明した干渉キャンセル処理の制御は、時間軸上で干渉キャンセル処理を行うものであり、自セルの希望リファレンス信号の受信タイミングと、周辺セルの干渉リファレンス信号の受信タイミングとがずれていても、周辺セルの基地局からのリファレンス信号による干渉を低減することができる。

図７は、上記構成の無線通信システムにおいて周辺セルの基地局からリファレンス信号を検出したときに移動局で実行される干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御の他の例を示すフローチャートである。本例は、周波数軸上で干渉キャンセル処理を行うものである。
なお、図７において、前述の図５の制御と同様なステップ４０１〜４０４の部分については説明を省略する。

図７において、前記特定の周辺セルの干渉局のＳＩＮＲ［ｄＢ］の値が基準値ｙ[ｄＢ]以上（ステップ４０４でＹｅｓ）の場合、移動局ＭＳは、第３の条件として、自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）を算出し、その時間差ΔＴ［μｓ］が予め設定した所定範囲以内（図７の例では所定の基準時間−ｔ_ｂ［μｓ］からt_f［μｓ］までの範囲内。但し、ｔ_ｂ、ｔ_ｆは非負の実数。）か否かを判断する（ステップ４０５）。ここで、上記所定範囲（所定の基準時間ｔ_ｂ、ｔ_ｆ［μｓ］）は、予め行った実験やシミュレーション等に基づいて設定することができ、例えば基準時間ｔ_ｂは５．３［μｓ］、ｔ_ｆは１０．６［μｓ］に設定される。

次に、自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）［μｓ］が上記所定範囲以内（所定の基準時間−ｔ_ｂ［μｓ］からt_f［μｓ］までの範囲内）の場合（ステップ４０５でＹｅｓ）、移動局ＭＳは、前記特定の周辺セルの基地局から受信する干渉リファレンス信号について後述の周波数軸上での干渉キャンセル処理を開始し、既に干渉キャンセル処理を開始している場合は、その干渉キャンセル処理を停止せずに継続する（ステップ４０６）。
その後、移動局ＭＳは、ステップ４０１に戻って再び各基地局のＲＳＲＰ及びＳＩＮＲの値の更新から繰り返し実行する。

一方、自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（Ｔ２−Ｔ１）［μｓ］が所定範囲外（所定の基準時間−ｔ_ｂ［μｓ］からt_f［μｓ］までの範囲の外）の場合（ステップ４０５でＮｏ）、移動局ＭＳは、干渉キャンセル処理を開始せず、既に干渉キャンセル処理を開始している場合はその干渉キャンセル処理を停止する（ステップ４０７）。

なお、本制御例においても、複数の周辺セルの基地局からリファレンス信号が検出された場合は、それら複数のリファレンス信号それぞれについて、上記図７の干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御（ステップ４０１〜４０７）が実行される。

図８は、移動局で実行される干渉キャンセル処理の他の例を示すフローチャートである。本例では、周波数軸上で干渉キャンセル処理が実行される。
前述の図７において干渉キャンセル処理が開始（継続）された場合、その干渉キャンセル処理対象の干渉局から受信される干渉リファレンス信号については、次のように移動局ＭＳで処理される。なお、図８中のステップ５０１〜５０４の部分については、図６中のステップ２０１〜２０４と同様であるので、説明を省略する。

図８のステップ５０４において、周波数軸上においてサブキャリア単位で生成された干渉リファレンス信号ＲＳのレプリカ信号は、時間領域への変換が行われることなく、干渉キャンセル処理に用いられる。

図８において、希望局から希望データ信号が受信されると、その希望データ信号の受信タイミングが検出される（ステップ６０１）。また、受信した希望データ信号はフーリエ変換され、周波数軸上におけるサブキャリア単位で希望データ信号が生成される（ステップ６０２）。
次に、上記ステップ５０４で生成された周波数軸上における干渉リファレンス信号のレプリカ信号を用いて、希望局から受信した受信信号である希望データ信号から上記干渉リファレンス信号のレプリカ信号が除去される（ステップ６０３）。このレプリカ信号の除去は周波数軸上で行われる。
次に、上記干渉リファレンス信号のレプリカ信号が除去された希望データ信号に基づいて、希望データ信号の復調が行われる（ステップ６０４）。

以上の干渉キャンセル処理により、周辺セルの干渉局からの干渉リファレンス信号を受信する場合に、その干渉リファレンス信号の干渉を低減し、希望データ信号の復調を精度よく行うことができ、リファレンス信号の干渉による通信品質（スループット）の低下を抑制することができる。特に、セル境界エリアに位置する移動局ＭＳとの無線通信で前述の協調通信制御を行う場合においては、主要干渉源である周辺セルの基地局からのリファレンス信号による干渉を低減し、希望データ信号の復調を精度よく行うことができる。

また、上記図７及び図８で説明した干渉キャンセル処理の制御は、周波数軸上で干渉キャンセル処理を行うものであり、自セルのサブフレームの受信タイミングと、周辺セルのサブフレームの受信タイミングとがほぼ同じタイミングの場合に、周辺セルの基地局からのリファレンス信号による干渉を低減することができる。特に、図８で説明したように、本例の干渉キャンセル処理では、周波数軸上で生成したレプリカ信号を逆フーリエ変換で時間領域に変換する処理が不要になる。

図９は、上記構成の無線通信システムにおいて周辺セルの基地局からリファレンス信号を検出したときに移動局で実行される干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御の更に他の例を示すフローチャートである。本例は、自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）に応じて、時間軸上の干渉キャンセル処理（図６参照）と周波数軸上の干渉キャンセル処理（図８参照）とを切り換えて行う制御例である。
なお、図９において、前述の図７の制御と同様なステップ７０１〜７０５、７０８の部分については説明を省略する。

図９において、自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）［μｓ］が所定範囲以内（所定の基準時間−ｔ_ｂ［μｓ］からt_f［μｓ］までの範囲内）の場合（ステップ７０５でＹｅｓ）、移動局ＭＳは、前記特定の周辺セルの基地局から受信する干渉リファレンス信号について前述の周波数軸上での干渉キャンセル処理（図８参照）を開始し、既に干渉キャンセル処理を開始している場合は、その周波数軸上での干渉キャンセル処理を停止せずに継続する（ステップ７０６）。その後、移動局ＭＳは、ステップ７０１に戻って再び各基地局のＲＳＲＰ及びＳＩＮＲの値の更新から繰り返し実行する。

一方、上記自セルのサブフレームの受信タイミングＴ１と周辺セルのサブフレームの受信タイミングＴ２との時間差ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）［μｓ］が所定範囲外（所定の基準時間−ｔ_ｂ［μｓ］からt_f［μｓ］までの範囲の外）の場合（ステップ７０５でＮｏ）、移動局ＭＳは、前記特定の周辺セルの基地局から受信する干渉リファレンス信号について前述の時間軸上での干渉キャンセル処理（図６参照）を開始し、既に干渉キャンセル処理を開始している場合は、その時間軸上での干渉キャンセル処理を停止せずに継続する（ステップ７０７）。

なお、本制御例においても、複数の周辺セルの基地局からリファレンス信号が検出された場合は、それら複数のリファレンス信号それぞれについて、上記図９の干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御（ステップ７０１〜７０８）が実行される。

図１０は、上記構成の無線通信システムにおいて周辺セルの基地局からリファレンス信号を検出したときに移動局で実行される干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止の制御の更に他の例を示すフローチャートである。
本例は、干渉キャンセル処理の開始（継続）及び停止を、移動局ＭＳが自セルの基地局である希望局から受信した制御情報に基づいて制御する例である。希望局は、周辺セルから送信されたリファレンス信号の受信状況に関する情報（例えば、ＲＳＲＰ，ＳＩＮＲ）を含む測定報告を、自セルに在圏する移動局ＭＳから受信している。従って、希望局は、移動局ＭＳから受信した測定報告に含まれる情報に基づいて、干渉キャンセル処理の制御対象となる周辺セルの基地局を特定することができる。この特定は、例えば移動局ＭＳ側での処理制御として説明した図９の方法で行うことができる。そして、希望局は、自セルに在圏する移動局ＭＳに、前記特定した干渉キャンセル処理の制御対象となる一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報（例えば、基地局ＩＤ）を含む制御情報を送信することができる。

図１０において、移動局ＭＳは、干渉キャンセル処理の制御対象となる一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報（例えば、基地局ＩＤ）を含む制御情報を希望局（自セルの基地局）から受信すると（ステップ８０１）、その制御情報に基づき、干渉キャンセル処理の制御対象となっている特定の周辺セルについて干渉キャンセル処理を実行する（ステップ８０２）。

なお、図１０の例において、干渉キャンセル処理の制御対象となる周辺セルの基地局を特定する処理のすべてを基地局側で行ってもよいが、当該処理の一部を移動局ＭＳで行うようにしてもよい。すなわち、干渉キャンセル処理の制御対象となる周辺セルの基地局を特定する処理を、基地局と移動局ＭＳとで分担して行うようにしてもよい。

以上のように、干渉キャンセル処理の制御対象となる周辺セルの基地局を特定する処理の一部又はすべてを、基地局側で行うことにより、移動局ＭＳ側での処理制御の負荷を低減することができる。

以上、本実施形態によれば、通信端末としての移動局ＭＳが在圏する自セルＣ１の基地局である希望局ＢＳ１から受信した希望データ信号について算出した信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）の値［ｄＢ］が所定の基準値ｘ［ｄＢ］以上である第１の条件と、自セルＣ１の周辺に位置する複数の周辺セルの基地局のうち特定の周辺セルＣ２の基地局である干渉局ＢＳ２から受信した干渉リファレンス信号の受信電力（ＲＳＲＰ）［ｄＢｍ］が前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番（ｚ番目）以内に大きく且つその干渉リファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）の値［ｄＢ］が所定の基準値ｙ［ｄＢ］以上である第２条件とを満たすか否かを判断する。ここで、前記第１の条件は、リファレンス信号からの干渉をキャンセルすることにより通信品質（スループット）が向上するための条件である。通信品質が向上しない場合は、キャンセル処理を行わないことで移動局の信号処理量を低減することができる。また、前記第２の条件は、リファレンス信号の干渉を除去可能な周辺セルの基地局の数を指定するとともに、その干渉を除去可能な周辺セルの干渉局ＢＳ２との間における無線通信のチャネル推定を精度よく行うための条件であり、チャネル推定精度が悪い場合、レプリカ信号の精度も低下し、キャンセル処理を行うことにより逆に通信品質が低下する場合があり、それを排除するための条件である。従って、前記第１の条件と第２条件とを満たす場合に、前記特定の周辺セルＣ２の干渉局ＢＳ２から受信するリファレンス信号による干渉をキャンセルする干渉キャンセル処理を実行することにより、その干渉キャンセル処理に必要なチャネル推定を高精度に行いつつ、リファレンス信号の干渉を除去可能な数の周辺セルの基地局について干渉キャンセル処理を実行することができる。よって、複数の基地局から互いに干渉を起こすようなリファレンス信号を受信する場合でも、そのリファレンス信号の干渉による通信品質（スループット）の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、前記干渉キャンセル処理が、干渉局ＢＳ２から受信するリファレンス信号のレプリカ信号を生成する処理を含むことにより、そのレプリカ信号を希望データ信号から除去するという簡易な処理で、その干渉局ＢＳ２からのリファレンス信号の干渉による通信品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、周波数軸上においてサブキャリア単位で生成したレプリカ信号を用いることにより、そのレプリカ信号を希望データ信号から除去する処理を周波数軸上で行うことができ、レプリカ信号を逆フーリエ変換で時間領域に変換する必要がない。
また、本実施形態によれば、時間軸上においてサンプル時間単位で生成したレプリカ信号を用いることにより、そのレプリカ信号を希望データ信号から除去する処理を時間軸上で行うことができ、希望局ＢＳ１からのサブフレームの受信タイミングと干渉局ＢＳ２からのサブフレームの受信タイミングとの時間差が大きい場合でも干渉キャンセル処理を行うことができ、干渉局ＢＳ２からのリファレンス信号の干渉による通信品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、周辺セルＣ２の干渉局ＢＳ２から受信したサブフレームの受信タイミングと、自セルＣ１の希望局ＢＳ１から受信したサブフレームの受信タイミングとの間の時間差が所定範囲以内の場合は、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア単位で生成して周波数軸上で干渉キャンセル処理を実行することにより、レプリカ信号を逆フーリエ変換で時間領域に変換することなく干渉キャンセル処理を精度よく行うことができる。一方、前記受信タイミング間の時間差が比較的大きく前記所定範囲の外にある場合は、レプリカ信号を時間軸上においてサンプル時間単位で生成して時間軸上で干渉キャンセル処理を実行することにより、干渉キャンセル処理を精度よく行うことができる。このように干渉基地局のサブフレームの受信タイミングと希望基地局のサブフレームの受信タイミングとの間の時間差に応じて干渉キャンセル処理を精度よく行うことができる。
また、本実施形態によれば、干渉基地局のサブフレームの受信タイミングと希望基地局のサブフレームの受信タイミングとの間の時間差が前記所定範囲の外にある場合は、前記干渉キャンセル処理を実行しないように制御することにより、上記時間差によって干渉キャンセル処理の精度の低下を回避することができる。
また、本実施形態によれば、前記干渉キャンセル処理を実行する対象の一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を受信し、その識別情報で特定される周辺セルの基地局について前記キャンセル処理を実行することにより、干渉キャンセル処理を実行する対象の周辺セルの基地局を特定する処理を移動局ＭＳ側で行う必要がない。
また、本実施形態によれば、前記第１の条件、前記第２条件及び前記第３の条件の少なくとも一つを満たさないようになった周辺セルの基地局について、前記干渉キャンセル処理を停止することにより、不要な干渉キャンセル処理による通信品質（スループット）の低下を防止することができる。

１００ 協調制御装置
ＢＳ１ 自セルの基地局（希望局）
ＢＳ２ 周辺セルの基地局（干渉局）
Ｃ１，Ｃ２ セル
ＭＳ 移動局（通信端末）

特開２００２−０２７５３４号公報 特開２００９−１７１３８２号公報

長手 厚史，三上 学，吉野 仁，「セクタ間協調送信を考慮したマルチユーザリソース割当制御に関する一検討」，電子情報通信学会総合大会講演論文集，２０１０年＿通信（１），ｐ．５４３，２０１０−０３−０２． 緒方 大悟，長手 厚史，藤井 輝也，「セルラ移動通信における複数基地局間協調送信制御に関する検討」，電子情報通信学会技術研究報告，ｖｏｌ．１１１，ｎｏ．１２，ＲＣＳ２０１１−１６，ｐｐ．８９−９４，２０１１年４月．

Claims (8)

1. 基地局を介したセルラ方式の無線通信に用いられる通信端末であって、
   当該通信端末に対して互いに協調して無線通信するように制御される基地局間協調制御エリア内の基地局から信号を受信する手段と、
   前記基地局間協調制御エリア内の当該通信端末が在圏する自セルの基地局から受信したリファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第１の条件と、前記自セルの周辺に位置する複数の周辺セルの基地局のうち前記基地局間協調制御エリア内の特定の周辺セルの基地局から受信したリファレンス信号の受信電力が前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番以内に大きく且つ該リファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第２条件とを満たす場合に、前記自セルの基地局から受信する希望データ信号を含む受信信号に対する干渉キャンセル処理を開始又は継続し、前記第１の条件及び第２の条件の少なくとも一方を満たさない場合は前記干渉キャンセル処理を行わないように制御する手段と、を備え、
   前記干渉キャンセル処理は、前記特定の周辺セルの基地局から受信するリファレンス信号に基づいてチャネル推定を行い、そのチャネル推定に基づいて該リファレンス信号のレプリカ信号を生成し、前記自セルの基地局から受信する希望データ信号を含む受信信号から前記リファレンス信号のレプリカ信号を除去する処理であることを特徴とする通信端末。
2. 請求項１の通信端末において、
   前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去することを特徴とする通信端末。
3. 請求項１の通信端末において、
   前記レプリカ信号を時間軸上においてサンプル毎に生成、除去することを特徴とする通信端末。
4. 請求項１の通信端末において、
   前記特定の周辺セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングと、前記自セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングとの間の時間差を算出し、
   前記受信タイミング間の時間差が所定範囲以内の場合は、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去し、
   前記受信タイミング間の時間差が前記所定範囲の外にある場合は、前記レプリカ信号を時間軸上においてサンプル毎に生成、除去することを特徴とする通信端末。
5. 請求項２の通信端末において、
   前記特定の周辺セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングと、前記自セルの基地局からのサブフレームの受信タイミングとの間の時間差を算出し、
   前記第１の条件及び第２の条件を満たすとともに前記受信タイミング間の時間差が所定範囲以内の場合は、前記レプリカ信号を周波数軸上においてサブキャリア毎に生成、除去し、
   前記受信タイミング間の時間差が前記所定範囲の外にある場合は、前記レプリカ信号を生成、除去しないことを特徴とする通信端末。
6. 請求項１乃至５のいずれかの通信端末において、
   前記レプリカ信号を生成、除去する対象の一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を受信する手段を備え、
   前記識別情報で特定される周辺セルの基地局について前記レプリカ信号を生成、除去することを特徴とする通信端末。
7. セルラ方式の無線通信に用いられる基地局と、請求項６の通信端末とを備える移動通信システムであって、
   前記基地局は、当該基地局のセルに前記通信端末が在圏するとき、その通信端末に、前記レプリカ信号を生成、除去する対象の一又は複数の周辺セルの基地局を識別可能な識別情報を送信する手段を備えたことを特徴とする移動通信システム。
8. 通信端末と基地局との間でセルラ方式の無線通信を行う無線通信方法であって、
   前記通信端末が、当該通信端末に対して互いに協調して無線通信するように制御される基地局間協調制御エリア内の当該通信端末が在圏する自セルの基地局からリファレンス信号を受信するステップと、
   前記通信端末が、前記自セルの周辺に位置する複数の周辺セルの基地局のうち前記基地局間協調制御エリア内の特定の周辺セルの基地局からリファレンス信号を受信するステップと、
   前記通信端末が、前記自セルの基地局から受信したリファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第１の条件と、前記特定の周辺セルの基地局から受信したリファレンス信号の受信電力が前記複数の周辺セルの基地局の中で所定の順番以内に大きく且つ該リファレンス信号について算出した信号対干渉雑音電力比の値が所定の基準値以上である第２条件とを満たす場合に、前記自セルの基地局から受信する希望データ信号を含む受信信号に対する干渉キャンセル処理を開始又は継続し、第１の条件及び第２の条件の少なくとも一方を満たさない場合は前記干渉キャンセル処理を行わないように制御するステップと、を含み、
   前記干渉キャンセル処理は、前記特定の周辺セルの基地局から受信するリファレンス信号に基づいてチャネル推定を行い、そのチャネル推定に基づいて該リファレンス信号のレプリカ信号を生成し、前記自セルの基地局から受信する希望データ信号を含む受信信号から前記リファレンス信号のレプリカ信号を除去する処理であることを特徴とする無線通信方法。