JP5828002B2 - 無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）やＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）を採用することにより、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband‐Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてＬＴＥ（Long Term Evolution）が検討されている（非特許文献１）。

第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムでは、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ）システム）。

ＬＴＥ−Ａシステムにおいて、ヘテロジニアスネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ）での性能改善技術が検討されている。このヘテロジニアスネットワークとは、従来のマクロ基地局（マクロセルの無線基地局装置）に加え、ピコ基地局（ピコセルの無線基地局装置）、フェムト基地局、ＲＲＨ(Remote Radio Head)基地局などの送信電力の小さい様々な形態の基地局（低送信電力基地局）を用いたオーバレイ型ネットワークをいう。このヘテロジニアスネットワークは、ローカルエリアネットワークの重要性を鑑みて、システム容量のさらなる増大を実現する手法として期待されている。

3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006

ヘテロジニアス環境では、マクロ基地局の送信電力と低送信電力基地局の送信電力との間に大きな差があり、マクロ基地局がカバーするセルエリアと低送信電力基地局がカバーするセルエリアとに大きな差があることから、特にマクロ基地局に接続するユーザ端末（ＵＥ）が上りリンクで送信する制御チャネル及び参照信号（Sounding Reference Signal）について、低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上り制御チャネル及び参照信号に対して干渉となってしまう問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ヘテロジニアスネットワークにおいて、低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上り信号に対する干渉を低減することができる無線通信システム、無線基地局装置、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採り、前記第１セルの無線基地局装置に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局装置に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する通知部を備えた無線基地局装置と、前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する配置部を備えたユーザ端末と、を具備し、前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする。

本発明の無線基地局装置は、所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおける無線基地局装置であって、前記第１セルの無線基地局装置に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局装置に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する通知部を備え、前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする。

本発明のユーザ端末は、所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおいて、前記第２セルの低送信電力基地局に接続するユーザ端末であって、前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報を受信する受信部と、前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する配置部と、前記配置した上りリンク信号を前記低送信電力基地局装置に送信する送信部と、を備え、前記受信部は、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報を受信し、前記第１ユーザ端末には、前記低送信電力基地局に接続するユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする。

本発明の無線通信方法は、所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する工程と、前記ユーザ端末において、前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する工程と、を具備し、前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする。

本発明によれば、ヘテロジニアスネットワークにおいて、低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上り信号に対する干渉を低減することができる。

ネットワーク環境を説明するための図である。 低送信電力基地局に接続するユーザ端末の干渉を説明するための図である。 低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上り制御チャネル信号とマクロ基地局に接続するユーザ端末の上り制御チャネル信号との間の直交化を説明するための図である。 ＣｏＭＰ端末の上り制御チャネル信号とマクロ基地局に接続するユーザ端末の上り制御チャネル信号との間の直交化を説明するための図である。 低送信電力基地局に接続するユーザ端末のＳＲＳとマクロ基地局に接続するユーザ端末のＳＲＳとの間の直交化を説明するための図である。 ＣｏＭＰ端末のＳＲＳとマクロ基地局に接続するユーザ端末のＳＲＳとの間の直交化を説明するための図である。 無線通信システムのシステム構成を説明するための図である。 無線基地局装置の全体構成を説明するための図である。 無線基地局装置のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。 ユーザ端末の全体構成を説明するための図である。 ユーザ端末のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。

図１は、ネットワーク環境を説明するための図である。ネットワーク環境としては、図１Ａに示すような従来型のセルラ環境であるホモジニアスネットワーク環境と、図１Ｂに示すような送信電力が異なる様々な形態の送受信ノードを用いたオーバレイ型ネットワークであるヘテロジニアスネットワーク環境がある。

ホモジニアスネットワークにおいては、図１Ａに示すように、無線基地局装置（ｅＮＢ）同士がＸ２インターフェースで接続された構成、又は無線基地局装置（ｅＮＢ）から光ファイバで張り出された遠隔無線装置（ＲＲＥ：Remote Radio Equipment）を含む構成がある。ホモジニアスネットワークでは、セルの大きさはほぼ同じである。一方、ヘテロジニアス環境においては、図１Ｂに示すように、所定のセル半径を有するセル（マクロセル）と、マクロセルのセル半径よりも小さいセル半径を有するセル（ＬＰＮ（Low Power Node）セル）とがオーバレイしている。ここで、ＬＰＮセルとは、マクロセルの無線基地局装置（マクロ基地局）に対して送受信する電力と数十ｄＢ異なる電力で送受信するノードのセルをいい、具体的には、フェムト基地局のセル、ピコ基地局のセル、リレー装置のセル、ＲＲＥのセルなどをいう。

ヘテロジニアスネットワークは、ローカルエリアネットワークの重要性を鑑みて、システム容量のさらなる増大を実現する手法として期待されている。しかしながら、上述したように、ヘテロジニアスネットワークでは、図２に示すように、マクロ基地局に接続するユーザ端末（マクロＵＥ）が、相対的に大きな送信電力で上りリンク信号、例えば制御チャネル及び参照信号（ＳＲＳ）を送信し、低送信電力基地局や協調マルチポイント送信適用時の基地局に接続するユーザ端末（ＬＰＮ−ＵＥ、ＣｏＭＰ−ＵＥ）が、相対的に小さな（マクロＵＥに対して数十ｄＢ小さい）送信電力で上りリンク信号、例えば制御チャネル及び参照信号（ＳＲＳ）を送信する。このため、マクロＵＥの送信する上りリンク信号が、ＬＰＮ−ＵＥの上りリンク信号に対して干渉となってしまうことがある。

本発明者は、上記の点に鑑みて、ヘテロジニアスネットワーク環境において、マクロＵＥの上りリンク信号とＬＰＮ−ＵＥの上りリンク信号とを互いに直交化することにより、マクロＵＥの送信する上りリンク信号がＬＰＮ−ＵＥの上りリンク信号に対して干渉となることを防止できることを見出し本発明をするに至った。

本発明においては、所定のセル半径を有する第１セルの基地局（マクロ基地局）に接続するユーザ端末の上りリンク信号と、第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルの低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上りリンク信号とを互いに直交化させる。例えば、上りリンク信号としては、上り制御チャネル信号又はサウンディング参照信号などが挙げられる。

本発明において上りリンク信号を直交化する場合、周波数領域で直交化する方法、時間領域に直交化する方法、周波数領域及び時間領域で直交化する方法がある。図３は、低送信電力基地局（ＬＰＮ）に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを直交化した状態を示している。図３Ａに示す周波数領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる周波数領域に配置する。図３Ｂに示す時間領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる時間領域（例えば、異なるサブフレーム）に配置する。図３Ｃに示す周波数領域及び時間領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる周波数領域及び異なる時間領域に配置する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、セル間直交化を実現するための技術として、協調マルチポイント送信（ＣｏＭＰ：Coordinated Multiple Point Transmission）が検討されている。ＣｏＭＰ送信では、１つあるいは複数のＵＥに対して複数のセルが協調して送信の信号処理を行う。具体的には、下りリンク伝送では、プリコーディングを適用する複数セル同時送信、協調スケジューリング／ビームフォーミングなどが検討されている。３ＧＰＰでは、上述したセル間直交化技術であるＣｏＭＰ送信をヘテロジニアスネットワークにおいても適用することが検討されている。この場合においても、マクロＵＥの送信する上りリンク信号がＬＰＮ−ＵＥの上りリンク信号に対して干渉となることが予想される。なお、ＣｏＭＰ適用の際には、基地局からユーザ端末にハイヤレイヤシグナリングでＣｏＭＰ適用が通知される。

したがって、このような場合においても、本発明を適用することが考えられる。図４は、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを直交化した状態を示している。図４Ａに示す周波数領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる周波数領域に配置する。図４Ｂに示す時間領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる時間領域（例えば、異なるサブフレーム）に配置する。図４Ｃに示す周波数領域及び時間領域で直交化する方法では、上り制御チャネル信号を配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用の上り制御チャネル信号と、マクロ基地局に接続するユーザ端末用の上り制御チャネル信号とを異なる周波数領域及び異なる時間領域に配置する。

また、ＳＲＳについても上り制御チャネル信号と同じに本発明を適用することができる。図５は、ＬＰＮに接続するユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを直交化した状態を示している。図５Ａに示す周波数領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる周波数領域に配置する。図５Ｂに示す時間領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる時間領域（例えば、異なるサブフレーム）に配置する。図５Ｃに示す周波数領域及び時間領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＬＰＮに接続するユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる周波数領域及び異なる時間領域に配置する。

図６は、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを直交化した状態を示している。図６Ａに示す周波数領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる周波数領域に配置する。図６Ｂに示す時間領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる時間領域（例えば、異なるサブフレーム）に配置する。図６Ｃに示す周波数領域及び時間領域で直交化する方法では、ＳＲＳを配置する無線リソースにおいて、ＣｏＭＰ適用時のユーザ端末用のＳＲＳと、マクロ基地局に接続するユーザ端末用のＳＲＳとを異なる周波数領域及び異なる時間領域に配置する。

本発明においては、図３〜図６に示すような配置でユーザ端末から上りリンク信号を送信するようにするために、無線基地局装置（マクロ基地局、ＬＰＮ）から無線リソース情報をユーザ端末に通知する。この無線リソース情報とは、第１セルの基地局に接続するユーザ端末の上りリンク信号と、第２セルの低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をいう。したがって、無線リソース情報としては、上りリンク信号をどこに配置するかの無線リソースの情報（自端末がどこの無線リソースを使用できるかの情報）であっても良く、他の基地局に接続されているユーザ端末の上りリンク信号がどこに配置されるかの無線リソースの情報（自端末がどこの無線リソースを使用できないかの情報）であっても良い。また、これらの無線リソースの情報を組み合わせて通知しても良い。

なお、無線リソース情報を通知せずに、マクロＵＥの上りリンク信号もしくはＳＲＳと、ＬＰＮ−ＵＥもしくはＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号もしくはＳＲＳとを互いに直交化させる配置を固定的にしても良い。

例えば、図３及び図４に示す場合においては、（１）ＬＰＮに接続するユーザ端末（ＬＰＮ−ＵＥ）もしくはＣｏＭＰ適用時のユーザ端末（ＣｏＭＰ−ＵＥ）には、自端末で上り制御チャネル信号を配置できる無線リソースの情報がＬＰＮもしくはＣｏＭＰ適用している基地局（ＣｏＭＰ基地局）から通知され、マクロ基地局に接続するユーザ端末（マクロＵＥ）には、マクロＵＥで上り制御チャネル信号を配置できる無線リソースの情報がマクロ基地局から通知される。あるいは、（２）ＬＰＮに接続するユーザ端末（ＬＰＮ−ＵＥ）もしくはＣｏＭＰ適用時のユーザ端末（ＣｏＭＰ−ＵＥ）には、自端末で上り制御チャネル信号を配置できない無線リソースの情報（マクロＵＥが使用する無線リソースの情報）がＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局から通知され、マクロ基地局に接続するユーザ端末（マクロＵＥ）には、マクロＵＥで上り制御チャネル信号を配置できない無線リソースの情報（ＬＰＮ−ＵＥが使用する無線リソースの情報）がマクロ基地局から通知される。なお、（２）の場合においては、ＬＰＮ−ＵＥもしくはＣｏＭＰ−ＵＥに、自端末で上り制御チャネル信号を配置できない無線リソースの情報（マクロＵＥが使用する無線リソースの情報）をＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局から通知し、マクロＵＥには無線リソース情報を通知しなくても良い。

例えば、図５及び図６に示す場合においては、（１）ＬＰＮ−ＵＥもしくはＣｏＭＰ−ＵＥには、自端末でＳＲＳを配置できる無線リソースの情報がＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局から通知され、マクロＵＥには、マクロＵＥでＳＲＳを配置できる無線リソースの情報がマクロ基地局から通知される。あるいは、（２）ＬＰＮ−ＵＥもしくはＣｏＭＰ−ＵＥには、自端末でＳＲＳを配置できない無線リソースの情報（マクロＵＥが使用する無線リソースの情報）がＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局から通知され、マクロＵＥには、マクロＵＥでＳＲＳを配置できない無線リソースの情報（ＬＰＮ−ＵＥが使用する無線リソースの情報）がマクロ基地局から通知される。なお、（２）の場合においては、ＬＰＮ−ＵＥもしくはＣｏＭＰ−ＵＥに、自端末でＳＲＳを配置できない無線リソースの情報（マクロＵＥが使用する無線リソースの情報）をＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局から通知し、マクロＵＥには無線リソース情報を通知しなくても良い。

マクロ基地局からマクロＵＥへの無線リソース情報の通知、ＣｏＭＰ基地局からＣｏＭＰ−ＵＥへの無線リソース情報の通知、ＬＰＮからＬＰＮ−ＵＥへの無線リソース情報の通知は、ハイヤレイヤシグナリングにより行う。また、必要に応じて、上述した無線リソースの情報をマクロ基地局−ＬＰＮもしくはＣｏＭＰ基地局間で光ファイバ、無線バックホールリンク、Ｘ２インターフェースにより送受信しても良い。

なお、本発明において、マクロ基地局と低送信電力基地局（ＬＰＮ）又はＣｏＭＰ基地局との間は、光ファイバで接続されてもよいし、無線リンクで接続されていてもよいし、Ｘ２インターフェースなどの有線リンクで接続されていてもよい。また、マクロ基地局とＬＰＮ又はＣｏＭＰ基地局との関係は、主従の関係であってもよいし、互いに独立した関係であってもよい。マクロ基地局とＬＰＮ又はＣｏＭＰ基地局とが主従の関係にある場合とは、例えば、ＬＰＮ又はＣｏＭＰ基地局によって形成されるセルがＰｈａｎｔｏｍ ｃｅｌｌである場合などである。

このように、本発明においては、マクロＵＥの上りリンク信号とＬＰＮ−ＵＥやＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号とを互いに直交化する無線リソース情報をマクロ基地局、ＬＰＮ、又はＣｏＭＰ基地局からユーザ端末に通知し、当該ユーザ端末において、この無線リソース情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置し、配置した上りリンク信号をマクロ基地局、ＬＰＮ、又はＣｏＭＰ基地局に送信する。これにより、ヘテロジニアスネットワークにおいて、低送信電力基地局やＣｏＭＰ基地局に接続するユーザ端末の上り信号に対する干渉を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図７に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする複数の基本周波数ブロックを一体としたキャリアアグリゲーションが用いられている。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良く、４Ｇと呼ばれても良い。

図７に示すように、無線通信システム１は、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと、この無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと通信する複数の第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂとを含んで構成されている。無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。また、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、有線接続又は無線接続により相互に接続されている。第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂは、セルＣ１，Ｃ２において無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと通信を行うことができる。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されない。なお、それぞれのセルＣ１，Ｃ２は、それぞれ図１Ｂに示すマクロセルのように、ヘテロジニアスネットワーク構成を採っており、マクロセルにＬＰＮのセルがオーバレイしている。また、マクロセル内では、必要に応じて、複数の基地局によりＣｏＭＰ送信の制御が行われる。

第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂは、ＬＴＥ端末及びＬＴＥ−Ａ端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り第１、第２のユーザ端末として説明を進める。また、説明の便宜上、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂと無線通信するのは第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂであるものとして説明するが、より一般的にはユーザ端末も固定端末装置も含むユーザ装置（ＵＥ）でよい。

無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用されるが、上りリンクの無線アクセス方式はこれに限定されない。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。

下りリンクの通信チャネルは、第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂで共有される下りデータチャネルとしてのＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、送信データ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。

上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、送信データや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの受信品質情報（ＣＱＩ）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどが伝送される。

図８を参照しながら、本実施の形態に係る無線基地局装置の全体構成について説明する。なお、無線基地局装置２０Ａ，２０Ｂは、同様な構成であるため、無線基地局装置２０として説明する。また、後述する第１、第２のユーザ端末１０Ａ，１０Ｂも、同様な構成であるため、ユーザ端末１０として説明する。無線基地局装置２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（通知部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６とを備えている。下りリンクにより無線基地局装置２０からユーザ端末に送信される送信データは、上位局装置３０から伝送路インターフェース２０６を介してベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４において、下りデータチャネルの信号は、ＰＤＣＰレイヤの処理、送信データの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理、プリコーディング処理が行われる。また、下りリンク制御チャネルである物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。

また、ベースバンド信号処理部２０４は、報知チャネルにより、同一セルに接続するユーザ端末１０に対して、各ユーザ端末１０が無線基地局装置２０との無線通信するための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）におけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Root Sequence Index）などが含まれる。

送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部２０２は周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１へ出力する。なお、送受信部２０３は、複数セル間の位相差の情報及びＰＭＩを含む上りリンク信号を受信する受信手段、及び送信信号を協調マルチポイント送信する送信手段を構成する。

一方、上りリンクによりユーザ端末１０から無線基地局装置２０に送信される信号については、送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。

ベースバンド信号処理部２０４は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれる送信データに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース２０６を介して上位局装置３０に転送される。

呼処理部２０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局装置２０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図９は、図８に示す無線基地局装置におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部２０４は、レイヤ１処理部２０４１と、ＭＡＣ処理部２０４２と、ＲＬＣ処理部２０４３と、無線リソース通知部２０４４とから主に構成されている。

レイヤ１処理部２０４１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部２０４１は、例えば、上りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部２０４１は、下りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。

ＭＡＣ処理部２０４２は、上りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御、上りリンク／下りリンクに対するスケジューリング、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの選択、ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨのリソースブロックの選択などの処理を行う。

ＲＬＣ処理部２０４３は、上りリンクで受信したパケット／下りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。

無線リソース通知部２０４４は、第１セルの基地局（例えば、マクロ基地局）に接続するユーザ端末の上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）と、第２セルの低送信電力基地局（ＬＰＮ、ＣｏＭＰ基地局）に接続するユーザ端末の上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する。無線リソースの情報としては、上りリンク信号をどこに配置するかの無線リソースの情報（自端末がどこの無線リソースを使用できるかの情報）や、他の基地局に接続されているユーザ端末の上りリンク信号がどこに配置されるかの無線リソースの情報（自端末がどこの無線リソースを使用できないかの情報）が挙げられる。

次に、図１０を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成について説明する。ＬＴＥ端末もＬＴＥ-Ａ端末もハードウエアの主要部構成は同じであるので、区別せずに説明する。ユーザ端末１０は、送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、アプリケーション部１０５とを備えている。

下りリンクのデータについては、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１０５に転送される。

一方、上りリンクの送信データは、アプリケーション部１０５からベースバンド信号処理部１０４に入力される。ベースバンド信号処理部１０４においては、マッピング処理、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理を行う。送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１より送信する。なお、送受信部１０３は、位相差の情報、接続セルの情報、選択されたＰＭＩなどを複数セルの無線基地局装置ｅＮＢに送信する送信手段、及び下りリンク信号を受信する受信手段を構成する。

図１１は、図１０に示すユーザ端末におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部１０４は、レイヤ１処理部１０４１と、ＭＡＣ処理部１０４２と、ＲＬＣ処理部１０４３と、信号多重部１０４４とから主に構成されている。

レイヤ１処理部１０４１は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ１処理部１０４１は、例えば、下りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ１処理部１０４１は、上りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）などの処理を行う。

ＭＡＣ処理部１０４２は、下りリンクで受信した信号に対するＭＡＣレイヤでの再送制御（ＨＡＲＱ）、下りスケジューリング情報の解析（ＰＤＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＤＳＣＨのリソースブロックの特定）などを行う。また、ＭＡＣ処理部１０４２は、上りリンクで送信する信号に対するＭＡＣ再送制御、上りスケジューリング情報の解析（ＰＵＳＣＨの伝送フォーマットの特定、ＰＵＳＣＨのリソースブロックの特定）などの処理を行う。

ＲＬＣ処理部１０４３は、下りリンクで受信したパケット／上りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、ＲＬＣレイヤでの再送制御などを行う。

信号多重部１０４４は、基地局から通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置する。例えば、マクロＵＥは、マクロ基地局から通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置し、ＬＰＮ−ＵＥは、ＬＰＮから通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置し、ＣｏＭＰ−ＵＥは、ＣｏＭＰ適用時の基地局から通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置する。

上記構成を有する無線通信システムにおいて、マクロ基地局は、マクロ基地局に接続するマクロＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）と、ＬＰＮ又はＣｏＭＰ基地局に接続するＬＰＮ−ＵＥ又はＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）とが互いに直交化された無線リソースの情報（図３〜図６に示す配置位置を示す無線リソース情報）をマクロＵＥに通知する。同様に、ＬＰＮは、マクロＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）と、ＬＰＮ−ＵＥ又はＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）とが互いに直交化された無線リソースの情報をＬＰＮ−ＵＥに通知する。同様に、ＣｏＭＰ基地局は、マクロＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）と、ＬＰＮ−ＵＥ又はＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）とが互いに直交化された無線リソースの情報をＣｏＭＰ−ＵＥに通知する。

マクロＵＥにおいては、マクロ基地局から通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置し、配置した上りリンク信号をマクロ基地局に送信する。同様に、ＬＰＮ−ＵＥにおいては、ＬＰＮから通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置し、配置した上りリンク信号をＬＰＮに送信する。同様に、ＣｏＭＰ−ＵＥにおいては、ＣｏＭＰ基地局から通知された無線リソース情報に基づいて上りリンク信号（上り制御チャネル信号、ＳＲＳ）を無線リソースに配置し、配置した上りリンク信号をＣｏＭＰ基地局に送信する。

このように、本発明の無線通信方法においては、マクロＵＥの上りリンク信号とＬＰＮ−ＵＥやＣｏＭＰ−ＵＥの上りリンク信号とを互いに直交化する無線リソース情報をマクロ基地局、ＬＰＮ、又はＣｏＭＰ基地局からそれぞれ接続しているユーザ端末に通知し、当該ユーザ端末において、この無線リソース情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置し、配置した上りリンク信号をマクロ基地局、ＬＰＮ、又はＣｏＭＰ基地局に送信する。これにより、ヘテロジニアスネットワークにおいて、低送信電力基地局やＣｏＭＰ基地局に接続するユーザ端末の上り信号に対する干渉を低減することができる。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本出願は、２０１１年１０月３日出願の特願２０１１−２１９４６４に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (8)

1. 所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムであって、
   前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する通知部を備えた無線基地局装置と、
   前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する配置部を備えたユーザ端末と、を具備し、
   前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記上りリンク信号が時間領域及び／又は周波数領域で直交化されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記無線基地局装置は、前記無線リソースの情報をハイヤレイヤシグナリングでユーザ端末に通知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記上りリンク信号が上り制御チャネル信号又はサウンディング参照信号であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 前記無線基地局装置は、前記第１セルの基地局及び／又は前記第２セルの低送信電力基地局であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおける無線基地局装置であって、
   前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する通知部を備え、
   前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする無線基地局装置。
7. 所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおいて、前記第２セルの低送信電力基地局に接続するユーザ端末であって、
   前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記低送信電力基地局に接続するユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報を受信する受信部と、
   前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する配置部と、
   前記配置した上りリンク信号を前記低送信電力基地局に送信する送信部と、を備え、
   前記受信部は、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報を受信し、
   前記第１ユーザ端末には、前記低送信電力基地局に接続するユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とするユーザ端末。
8. 所定のセル半径を有する第１セルと、前記第１セルのセル半径よりも小さいセル半径を有する第２セルとがオーバレイしたネットワーク構成を採る無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１セルの基地局に接続する第１ユーザ端末の上りリンク信号と、前記第２セルの低送信電力基地局に接続する第２ユーザ端末の上りリンク信号とが互いに直交化された無線リソースの情報をユーザ端末に通知する工程と、
   前記ユーザ端末において、前記無線リソースの情報に基づいて上りリンク信号を無線リソースに配置する工程と、を具備し、
   前記第２ユーザ端末には、前記第１ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知され、前記第１ユーザ端末には、前記第２ユーザ端末が上りリンク信号を配置する無線リソースの情報が通知されないことを特徴とする無線通信方法。
   

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