JP5825421B2 - 通信制御装置、通信制御方法及び通信制御システム - Google Patents

Description

本開示は、通信制御装置、通信制御方法及び通信制御システムに関する。

近年、ＬＴＥ（Long Term Evolution）及びＷｉＭＡＸなどの高速なセルラ無線通信方式が実用化され、モバイルユーザにより享受される無線通信サービスの通信レートは大きく向上した。さらに、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）などの第４世代セルラ無線通信方式が導入されれば、通信レートは一層向上するものと期待される。

一方で、モバイルユーザの数は急速に増加しており、高データレートを要求するアプリケーションの利用も広まってきている。結果として、セルラ無線通信方式の発展は、モバイルユーザの全てのニーズを満足させるには至っていない。そこで、マクロセルを補完して通信容量を増加させるために、スモールセルの導入が進められている。スモールセルは、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなどを含む概念である。スモールセルは、典型的には、マクロセルの基地局（例えば、ＬＴＥにおけるｅＮＢ（evolved Node B））と比較してより小さい基地局（アクセスポイントともいう）を設置することにより導入される。しかし、マクロセルとスモールセルとが重複する領域では、スモールセルにおいて送受信される無線信号がマクロセルに接続する端末へ干渉を与えるというリスクが生じる。

スモールセルの導入に伴う干渉のリスクを回避するために、下記特許文献１は、マクロセル及びスモールセルの送信電力又は送信レートを協調的に制御する手法を提案している。

特開２０１１−２１１３６９号公報

しかしながら、複数のスモールセルが存在する状況を想定すると、マクロセルとスモールセルとの間の関係のみを考慮して干渉を抑制する方式は、干渉のリスクを回避するために十分でない。

従って、複数のスモールセルが存在する状況におけるセル間の干渉を適切に抑制することのできる仕組みが提供されることが望ましい。

本開示によれば、無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部と、第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部と、を備える通信制御装置が提供される。

また、本開示によれば、無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てることと、第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定することと、前記判定の結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御することと、を含む通信制御方法が提供される。

また、本開示によれば、無線通信システムのマクロセルに少なくとも部分的に重複する第１及び第２のスモールセルの基地局と、前記第１及び前記第２のスモールセルからの前記マクロセルへの干渉が抑制されるように、前記第１及び前記第２のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部、前記第１及び前記第２のスモールセルの一方が他方へ許容されるレベルを超える干渉を与える場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部、並びに、前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部、を備える通信制御装置と、を含む通信制御システムが提供される。

本開示に係る技術によれば、複数のスモールセルが存在する状況におけるセル間の干渉を適切に抑制することができる。

システムの概要について説明するための説明図である。 複数のスモールセルが存在する場合に生じ得る干渉の第１のケースについて説明するための説明図である。 複数のスモールセルが存在する場合に生じ得る干渉の第２のケースについて説明するための説明図である。 複数のスモールセルが存在する場合に生じ得る干渉の第３のケースについて説明するための説明図である。 干渉制御のための協調マネージャの配置のいくつかの例について説明するための説明図である。 一実施形態に係る協調マネージャの構成の一例を示すブロック図である。 複数のスモールセルに起因する累積的な干渉の推定について説明するための第１の説明図である。 複数のスモールセルに起因する累積的な干渉の推定について説明するための第２の説明図である。 干渉の分類に応じて選択され得る干渉制御方式の例を示す表である。 一実施形態に係る通信制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図７に示した干渉分類処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る基地局の構成の一例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下の順序で説明を行う。
１．システムの概要
１−１．スモールセルの例
１−２．干渉の分類
１−３．協調マネージャ（ＣＭ）の配置
２．協調マネージャの構成
２−１．機能構成例
２−２．処理の流れ
３．スモールセル基地局の構成
４．まとめ

＜１．システムの概要＞
［１−１．スモールセルの例］
まず、図１〜図３を用いて、システムの概要について説明する。図１には、一例としての無線通信システム１が示されている。無線通信システム１は、例えば、ＬＴＥ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＷｉＭＡＸ又はＬＴＥ−Ａなどの任意のセルラ無線通信方式に基づくシステムであってよい。

図１を参照すると、マクロセル１０内の端末へ無線通信サービスを提供する基地局１１（例えば、ＬＴＥにおけるｅＮＢ）が示されている。マクロセルの半径は、一般的には、数百メートルから十数キロメートルである。しかし、マクロセルの境界付近、建物の陰、地下又は屋内などの空間では、マクロセルの基地局からの無線信号の強度が低下する結果として、通信が不能となり又はデータレートが不足するといった問題が生じ得る。このような状況において、スモールセルは、マクロセルを補完して通信容量を増加させるために導入され得る。スモールセルは、上述したように、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなどを含む概念であり、様々な種類の中小規模の基地局を設置することにより導入される。表１は、スモールセルの基地局のいくつかの種類を例示している。

表１において「ＩＦタイプ」は、マクロセルの基地局との間のインタフェースに関する分類である。マクロセルの基地局との間にＸ２インタフェースを有するＲＲＨ及びホットゾーン基地局はタイプ２に、Ｘ２インタフェースを有しないフェムトセル基地局及び中継局はタイプ１に分類され得る。「アクセスタイプ」は、ＵＥからのアクセスの受け入れに関する分類である。ＲＲＨ、ホットゾーン基地局及び中継局のアクセスタイプはオープンであり、これら基地局のスモールセルには原則として全てのユーザ端末が接続可能である。一方、フェムトセル基地局のアクセスタイプはクローズドであり、フェムトセルには原則として限定されたユーザ端末のみが接続可能である。

図１には、スモールセルの基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄが示されている。スモールセルの基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄは、マクロセル１０と少なくとも部分的に重複するスモールセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄ内の端末へそれぞれ無線通信サービスを提供する。図１において、マクロセルに接続する端末は黒丸で、スモールセルに接続する端末は白丸でそれぞれ示されている。

このようにマクロセル内にスモールセルが配置される場合、スモールセルにおいて送受信される無線信号がマクロセルに接続する端末へ干渉を与えるというリスクが生じる。そのようなリスクを回避するために、いくつかの干渉制御方式が利用可能である。最も単純な干渉制御方式は、使用周波数帯の分離であろう。しかし、周波数リソースが枯渇化している状況下では、マクロセルの使用周波数帯と異なる周波数帯を常にスモールセルに割当てることができるとは限らない。従って、上記特許文献１により提案されているような、マクロセル及びスモールセルの送信電力又は送信レートを協調的に制御する干渉制御方式は有益である。但し、複数のスモールセルが存在する場合には、マクロセルとスモールセルとの間の関係のみを考慮する干渉制御方式は十分ではない。

［１−２．干渉の分類］
図２Ａから図２Ｃは、複数のスモールセルが存在する場合に生じ得る干渉の典型的な３つのケースを示している。図２Ａに示した第１のケース（干渉ケースＡ）では、互いに隣接する２つのスモールセル１４ａ及び１４ｂの間の双方向的な干渉が生じている。より具体的には、スモールセル１４ａ及び１４ｂが重複する領域において、スモールセル１４ａに接続する端末１８ａは、スモールセル１４ｂ内で送受信される無線信号に起因する干渉を受ける。同様に、スモールセル１４ｂに接続する端末１８ｂは、スモールセル１４ａ内で送受信される無線信号に起因する干渉を受ける。

図２Ｂに示した第２のケース（干渉ケースＢ）では、スモールセル１４ｃからスモールセル１４ｂへの一方向的な干渉が生じている。より具体的には、スモールセル１４ｂ内で送受信される無線信号は、スモールセル１４ｃに接続するいずれの端末１８ｃにも届かない。スモールセル１４ｃの基地局１６ｃから送信される無線信号は、スモールセル１４ｂに接続する端末１８ｂへ許容されるレベルを超える干渉を与え得る。これは、マクロセルの基地局１１とスモールセル１４ｃの基地局１６ｃとの間に障害物が存在する結果として基地局１６ｃに過剰に大きい送信電力が割当てられるために起こり得る。

図２Ｃに示した第３のケース（干渉ケースＣ）では、２つのスモールセル１４ａ及び１４ｄからの累積的な干渉がマクロセルに接続する端末に悪影響を及ぼしている。より具体的には、スモールセル１４ａ及び１４ｄの間の地点に位置する端末１２ａにおいて、スモールセル１４ａに接続する端末１８ａからの無線信号に起因する干渉及びスモールセル１４ｄに接続する端末１８ｄからの無線信号に起因する干渉の和が、許容されるレベルを超えている。

これら複数のスモールセルが存在する状況に特有の干渉を適切に抑制するために、本開示に係る技術では、協調マネージャ（ＣＭ：Cooperation Manager）という機能エンティティが導入される。

［１−３．協調マネージャ（ＣＭ）の配置］
協調マネージャは、スモールセルの基地局との間で通信可能ないずれの通信ノード上に配置されてもよい。図３は、協調マネージャの配置のいくつかの例について説明するための説明図である。図３には、ＬＴＥベースのネットワークアーキテクチャが一例として示されている。ＬＴＥベースのネットワークアーキテクチャにおいて、マクロセル１０の基地局（ｅＮＢ）１１は、コアネットワーク２０と接続される。コアネットワーク２０は、例えばＰ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷ及びＭＭＥを含むＥＰＣ（Evolved Packet Core）として実装される。コアネットワーク２０は、さらに外部ネットワーク３０に接続される。外部ネットワーク３０は、ＰＤＮ（Packet Data Network）とも呼ばれるＩＰ（Internet Protocol）ネットワークであり、外部ネットワーク３０上には様々なアプリケーション（ＡＰ）サーバが実装され得る。

図３に示した各ノードは、それぞれ次のような役割を有する。なお、ここでは代表的なノードのみを示しているが、他の種類のノードもまたネットワークアーキテクチャに含まれ得る。
・ＨＳＳ（Home Subscriber Server）：加入者の識別情報、プロフィール情報及び認証情報などを管理するサーバである。
・ＭＭＥ（Mobility Management Entity）：ＵＥとの間でＮＡＳ（Non Access Stratum）信号を送受信し、モビリティ管理、セッション管理及びページングなどを行うエンティティである。複数のｅＮＢと接続される。
・Ｐ−ＧＷ（PDN-Gateway）：ＥＰＣとＰＤＮとの間の接続点に位置し、ＵＥへのＩＰアドレスの割当て、ＩＰヘッダの付与及び削除などを行うゲートウェイである。課金管理を行う場合もある。
・Ｓ−ＧＷ（Serving-Gateway）：Ｅ−ＵＴＲＡＮとＥＰＣとの間の接続点に位置し、ユーザプレーンのパケットをルーティングするゲートウェイである。ＵＥがｅＮＢ間又はＵＴＲＡＮ間でハンドオーバする場合には、Ｓ−ＧＷがアンカーポイントとなる。
・ｅＮＢ（evolved Node B）：マクロセル内の無線リンクを実現する基地局である。無線リソース管理（ＲＲＭ：Radio Resource Management）、無線ベアラ制御及びスケジューリングなどを行う。

図３に例示したようなネットワークアーキテクチャにおいて、協調マネージャは、コアネットワーク２０内の新たな制御ノードとして配置されてもよい（ＣＭ１）。また、協調マネージャは、コアネットワーク２０内の既存の制御ノード（例えば、ＭＭＥ）上の新たな機能として配置されてもよい（ＣＭ２）。また、協調マネージャは、マクロセルの基地局（ｅＮＢ）上の新たな機能として配置されてもよい（ＣＭ３）。また、協調マネージャは、スモールセルの基地局上の新たな機能として配置されてもよい（ＣＭ４）。また、協調マネージャは、外部ネットワーク３０内の新たなサーバ装置として配置されてもよい（ＣＭ５）。

いずれの配置においても、協調マネージャは、Ｘ２インタフェース（若しくはその他の論理的／物理的インタフェース）、コアネットワーク２０又は外部ネットワーク３０などを含むシグナリング経路上で、マクロセルの基地局及びスモールセルの基地局と通信する。そして、協調マネージャは、マクロセルと個々のスモールセルとの間の関係を考慮してスモールセルにリソース及び送信電力を割当てた上で、対処すべき干渉ケースを分類し、複数のスモールセルが存在する状況に特有の干渉をも制御する。

＜２．協調マネージャの構成＞
［２−１．機能構成例］
図４は、協調マネージャ１００の構成の一例を示すブロック図である。図４を参照すると、協調マネージャ１００は、通信部１１０、記憶部１２０及び制御部１３０を備える。

（１）通信部
通信部１１０は、協調マネージャ１００による他のノードとの間の通信のための通信モジュールである。通信部１１０は、アンテナ及びＲＦ（Radio Frequency）回路を含む無線通信モジュールを含んでもよく、又はＬＡＮ（Local Area Network）接続端子などの有線通信モジュールを含んでもよい。

（２）記憶部
記憶部１２０は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、協調マネージャ１００の動作のためのプログラム及びデータを記憶する。例えば、記憶部１２０は、後述する割当て部１３２による各スモールセルへのリソース及び送信電力の割当てを記憶してもよい。また、記憶部１２０は、後述する判定部１３４が干渉ケースを分類する際に使用する判定閾値を記憶してもよい。

（３）制御部
制御部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサに相当する。制御部１３０は、記憶部１２０又は他の記憶媒体に記憶されるプログラムを実行することにより、協調マネージャ１００の様々な機能を動作させる。本実施形態において、制御部１３０は、割当て部１３２、判定部１３４及び干渉制御部１３６という３つの機能モジュールを有する。

（３−１）割当て部
割当て部１３２は、無線通信システムのマクロセルへの各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てる。

より具体的には、本実施形態において、割当て部１３２は、まず、各スモールセルについて、許容送信電力をリソースブロックごとに算出する。許容送信電力は、例えば、スモールセルの基地局からマクロセルの基地局までの経路損失が大きいほど大きい値となり得る。マクロセルにおいて優先的に使用されるリソースブロックについては、スモールセルの許容送信電力は抑制され得る。割当て部１３２は、例えば、上記特許文献１に記載された手法に従って、スモールセルの許容送信電力をリソースブロックごとに算出してもよい。なお、スモールセルについて算出された許容送信電力が当該スモールセルに収容可能な端末数に対応する電力を超える場合には、割当て部１３２は、当該スモールセルの許容送信電力を減少させてよい。

次に、割当て部１３２は、算出した許容送信電力に基づいて、各スモールセルのブロードキャストチャネルにリソース及び送信電力を割当てる。ここでのブロードキャストチャネルは、端末のセルサーチ及び同期のための同期チャネル、並びにシステム情報をシグナリングするための制御チャネルを含み得る。例えば、割当て部１３２は、スモールセルのブロードキャストチャネルを、当該スモールセルについて相対的に大きい送信電力が許容されているリソースブロックに配置してよい。ブロードキャストチャネルのために連続するＦ（周波数方向）×Ｔ（時間方向）個のリソースブロックが必要とされる場合には、許容送信電力の最小値が所定の電力レベルを下回ることのない連続するＦ×Ｔ個のリソースブロックの集合に、ブロードキャストチャネルが配置され得る。

割当て部１３２は、ブロードキャストチャネルを割当てるべきリソースがスモールセル間で競合する場合には、スモールセルのアクセスタイプに応じてリソース及び送信電力の割当てを調整し得る。

例えば、割当て部１３２は、クローズドアクセスタイプのスモールセルよりもオープンアクセスタイプのスモールセルの通信機会を優先してよい。即ち、クローズドアクセスタイプのスモールセルとオープンアクセスタイプのスモールセルとの間でリソースが競合する場合、割当て部１３２は、まずオープンアクセスタイプのスモールセルのブロードキャストチャネルを許容送信電力の大きいリソースブロックに配置する。そして、割当て部１３２は、クローズドアクセスタイプのスモールセルの許容送信電力を減少させる。結果として、リソースの競合は解消され得る。その代わりに、割当て部１３２は、クローズドアクセスタイプのスモールセルの許容送信電力を減少させることなく、クローズドアクセスタイプのスモールセルのブロードキャストチャネルを許容送信電力が次に大きいリソースブロック（の集合）に配置してもよい。このようにオープンアクセスタイプのスモールセルを優先することで、より多くのユーザに通信機会を提供することが可能となる。また、オープンアクセスタイプのスモールセルの設置を奨励して、システムの全体の端末収容力を高めることもできる。

また、オープンアクセスタイプの複数のスモールセルの間でリソースが競合する場合、割当て部１３２は、それらスモールセルの想定端末数に応じて、リソース及び送信電力の割当てを調整してもよい。想定端末数は、端末又は基地局から協調マネージャへ報告される端末の位置データに基づいて判定され得る。例えば、割当て部１３２は、想定端末数のより少ないスモールセルの許容送信電力を減少させる。結果として、リソースの競合は解消され得る。その代わりに、割当て部１３２は、スモールセルの許容送信電力を減少させることなく、想定端末数のより少ないスモールセルのブロードキャストチャネルを、許容送信電力が次に大きいリソースブロック（の集合）に配置してもよい。

また、クローズドアクセスタイプの複数のスモールセルの間でリソースが競合する場合、割当て部１３２は、それらスモールセルの間で通信機会が公平に配分されるように、リソース及び送信電力の割当てを調整してもよい。この場合、割当て部１３２は、リソースの競合するスモールセルの許容送信電力を均一に（例えば、一定の減少幅又は一定の減少率で）減少させる。結果として、リソースの競合は解消され得る。その代わりに、割当て部１３２は、スモールセルの許容送信電力を減少させることなく、いずれかのスモールセルのブロードキャストチャネルを、許容送信電力が次に大きいリソースブロック（の集合）に配置してもよい。

（３−２）判定部
割当て部１３２により各スモールセルのブロードキャストチャネルの配置及び送信電力が決定されると、各スモールセルのデータチャネルの配置及び送信電力を推定することが可能となる。アップリンク及びダウンリンクのデータチャネルは、例えば、周期的に配置されるブロードキャストチャネルの間のリソースブロック上に配置され得る。データチャネルの送信電力は、ブロードキャストチャネルの送信電力と同等であると推定されてもよく、又はより低く推定されてもよい。

判定部１３４は、割当て部１３２によるリソース及び送信電力の割当てに基づいて、各スモールセルからのブロードキャストチャネル及びデータチャネル上の無線信号の送信に起因する干渉を推定する。そして、判定部１３４は、許容されるレベルを超える干渉がある場合には、干渉ケースの分類を実行する。

より具体的には、例えば、判定部１３４は、スモールセルの各ペアについて、第１のスモールセルのセルエッジにおける第２のスモールセルからの干渉レベルをリソースブロックごとに推定する。そして、所定の割合を超える数のリソースブロックにおいて推定干渉レベルが許容レベルを超える場合、判定部１３４は、第１のスモールセルへの第２のスモールセルからの干渉は許容されないと判定し得る。この場合、判定部１３４は、さらに第１及び第２のスモールセルの間の干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する。ここで、干渉が双方向的である場合には、判定部１３４は、第１及び第２のスモールセルの間の干渉を図２Ａを用いて説明した干渉ケースＡに分類する。一方、干渉が一方向的である場合には、判定部１３４は、第１及び第２のスモールセルの間の干渉を図２Ｂを用いて説明した干渉ケースＢに分類する。なお、上記所定の割合は、固定的に設定されてもよく（例えば１０％〜２０％など）、又はスモールセルごとの送信デューティ比などのパラメータに応じて動的に設定されてもよい。

また、本実施形態において、判定部１３４は、マクロセルに接続する端末への複数のスモールセルからの累積的な干渉が許容されるレベルを超えるかをさらに判定し得る。例えば、判定部１３４は、複数のスモールセルの基地局の間の地点において当該複数のスモールセルの各々からの無線信号に起因する干渉レベルを推定し、推定される干渉レベルの累積値を許容されるレベルと比較する。図５Ａの例では、スモールセル１４ａの基地局１６ａとスモールセル１４ｄの基地局１６ｄとを結ぶ線へｅＮＢ１１から下ろした垂線が、マクロセル１０のエッジまで延伸されている。累積的な干渉は、このような垂線に沿った基準線ＲＬ上にマクロセルに接続する端末が存在するものと仮定して評価されてもよい。スモールセルのダウンリンク信号に起因する干渉が支配的である場合には、このような評価が有益である。一方、図５Ｂの例では、所定の信号レベル（例えば、−１１０ｄＢｍ／６ＭＨｚ）が検出される領域の境界１５ａ及び１５ｄが、スモールセル１４ａ及び１４ｄの各々について算出されている。累積的な干渉は、これら領域の重複部分（図中の斜線部分）にマクロセルに接続する端末が存在するものと仮定して評価されてもよい。支配的な干渉の原因を特定しない場合には、このような評価が有益である。判定部１３４は、マクロセル端末へ許容レベルを超える累積的な干渉を与えるスモールセルのペアをこのような手順に沿って検出し、当該累積的な干渉を図２Ｃを用いて説明した干渉ケースＣに分類する。

（３−３）干渉制御部
干渉制御部１３６は、判定部１３４による判定結果に応じて異なる手法で、複数のスモールセルが存在する状況におけるセル間の干渉を制御する。図６は、判定部１３４による判定結果（即ち、干渉の分類）に応じて干渉制御部１３６により選択され得る干渉制御方式の例を示している。

例えば、干渉制御部１３６は、干渉ケースＡに関与するスモールセルのペアにより同じ無線リソース（即ち、リソースブロック）が同時に使用されないように、第１及び第２のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを制御する。干渉が生じる可能性のあるリソースブロックは、第１及び第２のスモールセルに交互にラウンドロビン方式で割当てられてもよい。また、レイテンシ若しくはスループットなどの通信要件、アプリケーションの重要度又は通信品質などのパラメータに依存し得る優先度に従って、いずれか一方のスモールセルへより多くの又はより早いタイミングのリソースブロックが割当てられてもよい。

また、例えば、干渉制御部１３６は、干渉ケースＢに関与するスモールセルのペアのうち与干渉側（interfering side）のスモールセルの基地局へ、送信電力の減少を要求する。与干渉側のスモールセルの基地局が送信電力の減少を容認する場合には、干渉ケースＢは解消し得る。与干渉側のスモールセルの基地局が送信電力の減少を容認しない場合には、干渉制御部１３６は、被干渉側（interfered side）及び与干渉側のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを、同じ無線リソースが同時に使用されないように制御してよい。

また、例えば、干渉制御部１３６は、干渉ケースＣに分類される累積的干渉が推定される場合には、当該累積的干渉を受けるマクロセル端末とマクロセルの基地局との間で送信される無線信号の耐干渉性能の増加を、マクロセルの基地局へ要求する。無線信号の耐干渉性能は、例えば、送信電力を増加することにより、又はよりレートの低い変調方式を使用することにより増加され得る。その代わりに、干渉制御部１３６は、マクロセルにおいて使用される無線リソースが与干渉側のスモールセルにおいて同時に使用されないように、与干渉側のスモールセルのスケジューリングを制御してもよい。また、干渉制御部１３６は、与干渉側のスモールセルの基地局に送信電力の減少を要求してもよい。

なお、図６では例示的な３つの干渉ケースを示しているが、これら干渉ケースのいずれかが分類から省略されてもよく、又は追加的な干渉ケースが採用されてもよい。また、干渉の制御は、単一のリソースブロック単位で実行される代わりに、複数のリソースブロック単位で実行されてもよい。それにより、協調マネージャ１００の負荷及びネットワーク上のシグナリングの負荷を軽減することができる。

［２−２．処理の流れ］
（１）全体的な流れ
図７は、本実施形態に係る協調マネージャ１００による通信制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図７を参照すると、まず、割当て部１３２は、スモールセルの各々について、リソースブロックごとに許容送信電力を算出する（ステップＳ１１０）。次に、割当て部１３２は、算出した許容送信電力に基づいて、スモールセルの各々にブロードキャストチャネルのためのリソース及び送信電力を割当てる（ステップＳ１２０）。

次に、判定部１３４は、割当て部１３２によるリソース及び送信電力の割当てに基づいて、各スモールセルからのデータチャネル上のアップリンク信号及びダウンリンク信号の送信に起因する干渉を推定する（ステップＳ１３０）。次に、判定部１３４は、図８を用いて説明する干渉分類処理を実行する（ステップＳ１４０）。

そして、干渉制御部１３６は、干渉分類処理の結果に従って異なる手法で（例えば、図６に示したいずれかの手法で）、複数のスモールセルが存在する状況におけるセル間の干渉を抑制する（ステップＳ１５０）。

（２）干渉分類処理
図８は、図７のステップＳ１４０における干渉分類処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。

図８を参照すると、まず、判定部１３４は、制御対象のマクロセル内で運用されるスモールセルの１つ以上のペアのうちの１つを注目ペアとして選択する（ステップＳ１４１）。

次に、判定部１３４は、注目ペアの少なくとも一方のスモールセルから他方のスモールセルへの推定される干渉レベルが、所定の割合を超える数のリソースブロックにおいて許容レベルを超えるか否かを判定する（ステップＳ１４２）。ここで、いずれのスモールセルを与干渉側としても上記条件が満たされない場合には、処理はステップＳ１４６へ進む。一方、上記条件が満たされる場合には、処理はステップＳ１４３へ進む。

ステップＳ１４３において、判定部１３４は、上述した干渉が双方向的であるか否かを判定する（ステップＳ１４３）。例えば、いずれのスモールセルを与干渉側としてもステップＳ１４２において説明した条件が満たされる場合には、干渉は双方向的である。干渉が双方向的である場合には、判定部１３４は、注目ペアが関与する干渉を干渉ケースＡに分類する（ステップＳ１４４）。一方、干渉が一方向的である場合には、判定部１３４は、注目ペアが関与する干渉を干渉ケースＢに分類する（ステップＳ１４５）。

また、ステップＳ１４６において、判定部１３４は、注目ペアのスモールセルの間の地点において推定される累積的干渉がマクロセルの許容レベルを超えるか否かを判定する（ステップＳ１４６）。ここで、推定される累積的干渉がマクロセルの許容レベルを超える場合には、判定部１３４は、注目ペアが関与する干渉を干渉ケースＣに分類する（ステップＳ１４７）。そうでない場合には、注目ペアが関与する干渉のレベルは十分に低いため、当該干渉はいずれの干渉ケースにも分類されない。

その後、分類が終了していない次のスモールセルのペアが存在していれば、処理はステップＳ１４１へ戻る。一方、全てのペアについて分類が終了していれば、図８の干渉分類処理は終了する（ステップＳ１４８）。

＜３．スモールセル基地局の構成＞
スモールセルの基地局２００は、上述した協調マネージャ１００と共に通信制御システムを構成する。図９は、本実施形態に係るスモールセルの基地局２００の構成の一例を示すブロック図である。図９を参照すると、基地局２００は、無線通信部２１０、ネットワーク通信部２２０、記憶部２３０及び制御部２４０を備える。

（１）無線通信部
無線通信部２１０は、スモールセルに接続する端末へ無線通信サービスを提供するための無線通信モジュールである。無線通信部２１０は、アンテナ及びＲＦ回路を含む。無線通信部２１０から送信される無線信号の送信電力は、協調マネージャ１００により制御される範囲内に抑制される。

（２）ネットワーク通信部
ネットワーク通信部２２０は、スモールセルの基地局２００と協調マネージャ１００などの制御ノードとの間の通信のための通信モジュールである。ネットワーク通信部２２０は、無線通信部２１０と共通化され得る無線通信モジュールを含んでもよく、又はＬＡＮ接続端子などの有線通信モジュールを含んでもよい。

（３）記憶部
記憶部２３０は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、基地局２００の動作のためのプログラム及びデータを記憶する。例えば、記憶部２３０は、協調マネージャ１００から指示されるリソース及び送信電力の割当てを記憶し得る。

（４）制御部
制御部２４０は、ＣＰＵ又はＤＳＰなどのプロセッサに相当する。制御部２４０は、記憶部２３０又は他の記憶媒体に記憶されるプログラムを実行することにより、基地局２００の様々な機能を動作させる。本実施形態において、制御部２４０は、設定部２４２及び通信制御部２４４という２つの機能モジュールを有する。

（４−１）設定部
設定部２４２は、ネットワーク通信部２２０により受信される干渉制御信号に従って、スモールセルに接続する端末との間の無線通信のための通信パラメータを設定する。例えば、設定部２４２は、干渉制御信号により指定されるリソースブロック上に、ブロードキャストチャネルを設定する。また。設定部２４２は、無線通信部２１０の送信電力を、干渉制御信号により指定される値に設定する。設定部２４２は、送信電力を減少させる要求が協調マネージャ１００から受信された場合には、無線通信部２１０に設定される送信電力を減少させる。なお、設定部２４２は、送信電力を減少させると所望の通信品質を維持できないと判定される場合には、上記要求を受け入れなくてもよい。

（４−２）通信制御部
通信制御部２４４は、スモールセルに接続する端末との間の無線通信を制御する。例えば、通信制御部２４４は、設定部２４２により設定されるブロードキャストチャネル上で、セルサーチ及び同期のための同期信号並びにシステム情報をブロードキャストする。また、通信制御部２４４は、ブロードキャストチャネルの間に位置し得るデータチャネル上のリソースブロックを各端末に割当てる。そして、通信制御部２４４は、リソースブロックの割当てに従って、無線通信部２１０によりアップリンク信号を受信させ及びダウンリンク信号を送信させる。また、通信制御部２４４は、協調マネージャ１００により許容される範囲内で、スモールセルに接続する各端末の送信電力を制御する。

＜４．まとめ＞
ここまで、図１〜図９を用いて、本開示に係る技術の一実施形態について詳細に説明した。上述した実施形態によれば、少なくとも、スモールセル間の干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかに応じて当該干渉が分類され、その分類に従って異なる手法で干渉が抑制される。従って、干渉の分類に依存しない干渉制御方式と比較して、複数のスモールセルが存在する状況におけるセル間の干渉をより適切に抑制することができる。

例えば、干渉が一方向的である場合には、与干渉側のスモールセルの基地局へ送信電力の減少が要求され得る。従って、過度に大きい通信機会を得ているスモールセルの送信電力を減少させることにより、被干渉側のスモールセルの通信機会を維持しながら干渉を抑制することができる。

また、例えば、干渉が双方向的である場合には、当該干渉に関与する２つのスモールセルにおいて同じ無線リソースが同時に使用されないように、これらスモールセルのスケジューリングが制御される。従って、干渉に関する責任を同等に有するスモールセルについて公平に通信機会を削減することにより、干渉を抑制することができる。

また、例えば、複数のスモールセルからの累積的な干渉がマクロセル端末へ許容レベルを超える干渉を与える場合には、当該累積的な干渉も抑制される。従って、マクロセル端末による通信を適切に保護しながら、複数のスモールセルを安全に導入することができる。例えば、マクロセル側の無線信号の耐干渉性能を増加させることにより、許容干渉レベルに対する累積的な干渉の相対的なレベルが抑制されてもよい。その場合には、累積的な干渉に関与するスモールセルの通信機会を削減することなく、干渉の弊害を防止することができる。

上述した実施形態によれば、スモールセルからのデータチャネル上の送信に起因する干渉は、スモールセルのブロードキャストチャネルにリソース及び送信電力を割当てた上で、当該割当てに基づいて、単一の又は複数のリソースブロックの単位で推定される。従って、干渉を推定する際にチャネルの種類を区別しない手法と比較して、リソースブロックごとに変動し得る干渉レベルをより合理的に推定することができる。

なお、本明細書において説明した各装置による一連の制御処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部と、
第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部と、
を備える通信制御装置。
（２）
前記制御部は、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉が一方向的である場合には、前記第２のスモールセルの基地局へ送信電力の減少を要求する、前記（１）に記載の通信制御装置。
（３）
前記制御部は、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉が双方向的である場合には、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルにおいて同じ無線リソースが同時に使用されないように、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを制御する、前記（１）又は前記（２）に記載の通信制御装置。
（４）
前記制御部は、前記第２のスモールセルの基地局が前記要求を受け入れない場合には、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルにおいて同じ無線リソースが同時に使用されないように、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを制御する、前記（２）に記載の通信制御装置。
（５）
前記判定部は、複数のスモールセルから前記マクロセルに接続する端末への累積的な干渉が許容されるレベルを超えるかをさらに判定し、
前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記累積的な干渉が抑制されるように、前記マクロセルの基地局又は前記複数のスモールセルの基地局の少なくとも１つを制御する、
前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の通信制御装置。
（６）
前記判定部は、前記複数のスモールセルの基地局の間の地点において前記複数のスモールセルの各々からの無線信号に起因する干渉レベルを推定し、推定される干渉レベルの累積値を前記許容されるレベルと比較する、前記（５）に記載の通信制御装置。
（７）
前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記マクロセルの端末と基地局との間で送信される無線信号の耐干渉性能を増加させる、前記（５）又は前記（６）に記載の通信制御装置。
（８）
前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記マクロセルにおいて前記端末により使用される無線リソースが前記複数のスモールセルにおいて同時に使用されないように、前記複数のスモールセルのスケジューリングを制御する、前記（５）又は前記（６）に記載の通信制御装置。
（９）
前記割当て部は、リソースブロックごとに算出される各スモールセルの許容送信電力に基づいて、各スモールセルのブロードキャストチャネルにリソース及び送信電力を割当て、
前記判定部は、各スモールセルへの前記リソース及び前記送信電力の割当てに基づいて、各スモールセルからの無線信号の送信に起因する干渉を推定する、
前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の通信制御装置。
（１０）
前記割当て部は、クローズドアクセスタイプのスモールセルよりもオープンアクセスタイプのスモールセルの通信機会が優先されるように、前記リソース及び前記送信電力を割当てる、前記（９）に記載の通信制御装置。
（１１）
無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てることと、
第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定することと、
前記判定の結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御することと、
を含む通信制御方法。
（１２）
無線通信システムのマクロセルに少なくとも部分的に重複する第１及び第２のスモールセルの基地局と、
前記第１及び前記第２のスモールセルからの前記マクロセルへの干渉が抑制されるように、前記第１及び前記第２のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部、
前記第１及び前記第２のスモールセルの一方が他方へ許容されるレベルを超える干渉を与える場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部、並びに、
前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部、
を備える通信制御装置と、
を含む通信制御システム。

１０ マクロセル
１１ マクロセルの基地局
１４ａ〜１４ｄ スモールセル
１００ 協調マネージャ（通信制御装置）
１３２ 割当て部
１３４ 判定部
１３６ 干渉制御部
１６ａ〜１６ｄ，２００ スモールセルの基地局

Claims (12)

1. 無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部と、
   第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部と、
   を備える通信制御装置。
2. 前記制御部は、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉が一方向的である場合には、前記第２のスモールセルの基地局へ送信電力の減少を要求する、請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記制御部は、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉が双方向的である場合には、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルにおいて同じ無線リソースが同時に使用されないように、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを制御する、請求項１に記載の通信制御装置。
4. 前記制御部は、前記第２のスモールセルの基地局が前記要求を受け入れない場合には、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルにおいて同じ無線リソースが同時に使用されないように、前記第１のスモールセル及び前記第２のスモールセルの少なくとも一方のスケジューリングを制御する、請求項２に記載の通信制御装置。
5. 前記判定部は、複数のスモールセルから前記マクロセルに接続する端末への累積的な干渉が許容されるレベルを超えるかをさらに判定し、
   前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記累積的な干渉が抑制されるように、前記マクロセルの基地局又は前記複数のスモールセルの基地局の少なくとも１つを制御する、
   請求項１に記載の通信制御装置。
6. 前記判定部は、前記複数のスモールセルの基地局の間の地点において前記複数のスモールセルの各々からの無線信号に起因する干渉レベルを推定し、推定される干渉レベルの累積値を前記許容されるレベルと比較する、請求項５に記載の通信制御装置。
7. 前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記マクロセルの端末と基地局との間で送信される無線信号の耐干渉性能を増加させる、請求項５に記載の通信制御装置。
8. 前記制御部は、前記累積的な干渉が前記許容されるレベルを超えると判定される場合には、前記マクロセルにおいて前記端末により使用される無線リソースが前記複数のスモールセルにおいて同時に使用されないように、前記複数のスモールセルのスケジューリングを制御する、請求項５に記載の通信制御装置。
9. 前記割当て部は、リソースブロックごとに算出される各スモールセルの許容送信電力に基づいて、各スモールセルのブロードキャストチャネルにリソース及び送信電力を割当て、
   前記判定部は、各スモールセルへの前記リソース及び前記送信電力の割当てに基づいて、各スモールセルからの無線信号の送信に起因する干渉を推定する、
   請求項１に記載の通信制御装置。
10. 前記割当て部は、クローズドアクセスタイプのスモールセルよりもオープンアクセスタイプのスモールセルの通信機会が優先されるように、前記リソース及び前記送信電力を割当てる、請求項９に記載の通信制御装置。
11. 無線通信システムのマクロセルへの、前記マクロセルに少なくとも部分的に重複する各スモールセルからの干渉が抑制されるように、１つ以上のスモールセルの各々に送信電力を割当てることと、
    第１のスモールセルへ許容されるレベルを超える干渉を与える第２のスモールセルが存在する場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定することと、
    前記判定の結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御することと、
    を含む通信制御方法。
12. 無線通信システムのマクロセルに少なくとも部分的に重複する第１及び第２のスモールセルの基地局と、
    前記第１及び前記第２のスモールセルからの前記マクロセルへの干渉が抑制されるように、前記第１及び前記第２のスモールセルの各々に送信電力を割当てる割当て部、
    前記第１及び前記第２のスモールセルの一方が他方へ許容されるレベルを超える干渉を与える場合に、当該干渉が一方向的であるか又は双方向的であるかを判定する判定部、並びに、
    前記判定部による判定結果に応じて異なる手法で、前記第１のスモールセルと前記第２のスモールセルとの間の前記干渉を制御する制御部、
    を備える通信制御装置と、
    を含む通信制御システム。
    
    

Images