JP5892176B2 - 無線基地局、無線基地局の通信制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

無線基地局、無線基地局の通信制御方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本開示は、無線基地局、無線基地局の通信制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）方式やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式などのデータ通信端末の普及により、データ通信トラフィックは急増している。特に大きな割合を占める、屋内におけるデータ通信のトラフィック対策が急務となっている。
屋内用小電力基地局（フェムトセル）は、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）、ＣＡＴＶなどのブロードバンド回線（以下ＢＢ回線）を介してインターネットやオペレータのコア・ネットワークに接続するものである。フェムトセルは、コア・ネットワークを介さずにデータ通信端末とインターネット間を接続できるため、上述した急増するトラフィック対策として期待される。
またフェムトセルはユーザによって自宅やオフィス内に設置され、使用可能なユーザ（端末）を限定する事ができ、比較的小さいサービスエリア（カバレッジ）内でデータ通信端末と近距離で通信を行う。従って、フェムトセルは、良好な通信品質と高スループットの通信環境を提供する。
特開２０１１−４５１１８号公報
３ＧＰＰ ＴＲ ２５．９６７
フェムトセルのサービスエリアはマクロセルのサービスエリアとオーバーラップしている。またフェムトセルは使用可能なユーザ（端末）を限定する仕組みを持つため干渉は重要な問題であり、特に同一周波数で運用されたフェムトセルとマクロセル間では干渉回避は必須となる。
従来は、マクロセルあるいはマクロセル端末への干渉を軽減しようとする干渉調整方法は存在している。その一方で、例えば、マクロセルから離れたマクロセル端末がフェムトセル近傍にあり、このマクロセル端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、このマクロセル端末は遠いマクロセルにアップリンクの送信波を到達させるために大きなアップリンク送信電力を出す必要があり、このマクロセル端末のアップリンク送信波は近くのフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与え、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じ得る。このようなデータ通信のアップリンクにおけるフェムトセルやフェムトセル端末への干渉を軽減する有効な手段が従来は無かった。
例えば、特許文献１には、基地局間のアップリンク干渉の対策技術に関する開示がある。特許文献１で開示された技術は、アップリンクの干渉を受けた基地局が干渉のある無線リソースの情報を近接する基地局に送信し、この無線リソースを使用している基地局が無線リソースの割り当てを変更するという方法であるが、これをフェムトセルとマクロセル間の干渉回避方法として実現するためには、干渉に関する情報をフェムトセルとマクロセル間で伝達する必要があり、マクロセルのエリアに何千というフェムトセルが配置される場合にはこの干渉情報のメッセージが多くのトラヒックを必要とし、全体の通信容量を圧迫する問題がある。
また例えば、非特許文献１には、ＵＭＴＳ携帯電話方式のマクロセル端末からフェムトセルへのアップリンク干渉の対策に関しては、アップリンクの許容ノイズレベルのコントロールの方法の提案がある。例えば、フェムトセルのアップリンク受信に許容されるノイズレベルを大きくすれば、フェムトセルにサービスされる端末のアップリンクの送信電力は大きく制御されるため、他の端末からのアップリンクの干渉に対する影響が相対的に小さくできる。しかし、フェムトセル端末の送信電力を上げる対策は、フェムトセル端末のアップリンクがマクロセルへの干渉を生じさせる可能性があり、またマクロセル端末もフェムトセル端末もその端末の最大電力に到達するまでお互いに送信電力を上げ続ける場合があり、お互いに干渉を与え、システム全体の通信容量を低下させる可能性があるという問題がある。
そこで、本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、フェムトセル近傍にこのフェムトセル以外の基地局からサービスされている端末があり、この端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、この端末のアップリンク送信波がフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与えるのを防止し、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じるのを簡単に防止することが可能な、新規かつ改良された無線基地局、無線基地局の通信制御方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。
本開示によれば、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、を備え、前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局が提供される。
また、本開示によれば、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、を備え、前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局が提供される。
また、本開示によれば、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、を備え、前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局の通信制御方法が提供される。
また、本開示によれば、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、を備え、前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局の通信制御方法が提供される。
また、本開示によれば、コンピュータに、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、を実行させ、前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、コンピュータプログラムが提供される。
また、本開示によれば、コンピュータに、他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、を実行させ、前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、コンピュータプログラムが提供される。
以上説明したように本開示によれば、フェムトセル近傍にこのフェムトセル以外の基地局からサービスされている端末があり、この端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、この端末のアップリンク送信波がフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与えるのを防止し、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じるのを簡単に防止することが可能な、新規かつ改良された無線基地局、無線基地局の通信制御方法及びコンピュータプログラムを提供することができる。
一般的な通信システムの構成例を示す説明図である。 周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式におけるダウンリンク信号のフレームフォーマットの例を示す説明図である。 周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式におけるアップリンク信号のフレームフォーマットの例を示す説明図である。 マクロセル端末からフェムトセルへのアップリンク干渉が発生する状態を示す説明図である。 ハイブリッドＡＲＱ確認応答のタイミング例を示す説明図である。 周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、マクロセルとフェムトセルのアップリンク干渉の例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係るデータ通信システムの全体構成を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０に含まれる制御部２２の構成を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０のアップリンクのリソース割り当て方法の例を示す説明図である ハイブリッドＡＲＱ確認応答のタイミング例を示す説明図である。 周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、マクロセルとフェムトセルのダウンリンク干渉の例を示す説明図である。 フェムトセル２０のダウンリンクのリソース割り当て方法の例を示す説明図である。 マクロセル３５とフェムトセル２０との間の制御チャネルのタイミングシフトの例を示す説明図である。 ＰＤＣＣＨの制御情報の処理例を示す説明図である。 フェムトセル２０における無線通信部２４の構成例を示す説明図である。 フェムトセル２０のマクロセル端末検出処理を示す流れ図である。 フェムトセル２０のダウンリンクスケジューリング処理を示す流れ図である。 フェムトセル２０のアップリンクスケジューリング処理を示す流れ図である。
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。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．従来技術及びその問題点＞
＜２．本開示の一実施形態＞
［データ通信システムの全体構成］
［データ通信システムの動作］
＜３．まとめ＞
＜１．従来技術及びその問題点＞
まず、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明するにあたり、従来技術及びその問題点について説明する。
図１は、一般的な通信システムの構成例を示す説明図である。インターネットと、コア・ネットワークＡとが相互に接続されており、コア・ネットワークＡにはマクロセルが、インターネットにはフェムトセルが、それぞれ接続されている。そして図１には、コア・ネットワークＡのマクロセルと通信するマクロセル端末（Ｍａｃｒｏ ＵＥ）及びフェムトセルと通信するフェムトセル端末（Ｆｅｍｔｏ ＵＥ）が図示されている。
図２は周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式におけるダウンリンク信号のフレームフォーマットの例を示す説明図である。
ＬＴＥ方式の基地局が端末へ送信するダウンリンクの物理チャネルおよび信号には、個別ユーザ向けデータを伝送する物理下り共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）、ダウンリンクの制御情報を伝送する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）、端末がネットワークにアクセスするために必要なシステム情報を伝送する物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）、端末に対しトランスポートブロックを再送すべきか否かを示すための確認応答を伝送する物理ハイブリッドＡＲＱ通知チャネル（ＰＨＩＣＨ）、ＰＤＣＣＨ復号に必要な情報を伝送する物理制御フォーマット通知チャネル（ＰＣＦＩＣＨ）、端末が変動する下り物理チャネルにおいて同期検波を行うためダウンリンクのチャネル推定に使用されるダウンリンク基準信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）、端末のセルサーチを助けセルの物理レイヤセルＩＤ（ＰＣＩ）を検出できるようにする第１同期信号（ＰＳＳ）および第２同期信号（ＳＳＳ）などがあり、物理ハイブリッドＡＲＱ通知チャネル（ＰＨＩＣＨ）と物理制御フォーマット通知チャネル（ＰＣＦＩＣＨ）は各サブフレームの最初のＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、制御エリア（各サブフレームの最初の３つのＯＦＤＭシンボル）の残りのリソース・エレメントに物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）が割り当てられる。
端末は、個々の基地局に割り振られる物理レイヤセルＩＤ（ＰＣＩ）に対応した信号系列を使用した第１同期信号（ＰＳＳ）および第２同期信号（ＳＳＳ）を検出することによって、ＰＣＩとフレームタイミングとを検出する。またＰＳＳとＳＳＳの無線フレーム内の配置は、周波数多重方式（ＦＤＤ）と時間多重方式（ＴＤＤ）とでは異なるため、端末はＰＳＳおよびＳＳＳの検出と同時に、サーチしているセルがＦＤＤシステムとＴＤＤシステムのどちらを使用しているかをも判定できる。基地局のシステム帯域幅が未知であっても簡易にセルサーチを可能にするために同期信号はサービス帯域幅によらず常に中央の６リソースブロックの帯域に配置している。
システム情報は物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）と物理下り共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）にマッピングされている。ＰＢＣＨにはダウンリンクのセル帯域幅、送信アンテナ数、制御情報の構造などのマスター情報ブロック（ＭＩＢ）がマッピングされ、ＰＤＳＣＨには端末がこのセルに在圏できるかどうかの情報、アップリンクの帯域幅、ランダム・アクセス・チャネルのパラメータ、アップリンク送信電力制御に関するパラメータ、セル再選択に関する情報、隣接セルに関する情報などのシステム情報ブロック（ＳＩＢ）がマッピングされている。フレームタイミングを検出した端末はＰＢＣＨにマッピングされたＭＩＢを復号し、ＭＩＢからダウンリンクのセル帯域幅を知り、ＰＤＣＣＨを受信してＳＩＢが割り当てられるＰＤＳＣＨのリソースブロックの位置を知り、対応するＰＤＳＣＨからＳＩＢ情報を復号する。
図２では、セル固有基準信号（ＣＲＳ）は、周波数領域では６サブキャリア間隔で、スロット内の第１番目と最後から３番目のＯＦＤＭシンボルに挿入される例を示しているが、スタートのサブキャリアの位置は物理レイヤセルＩＤ（ＰＣＩ）によって異なる。またダウンリンク複数アンテナ送信の場合に、アンテナごとの基準信号が重ならないようにアンテナポートごとにＯＦＤＭシンボルとサブキャリアにオフセットが付加される。
端末は、既に検出したＰＣＩと送信アンテナ数から、検出すべきセル固有基準信号（ＣＲＳ）の挿入されたリソース・エレメントの位置を知り、その受信強度を測定して、この測定値を定期的に基地局に報告することが可能となる。
ＬＴＥ方式では、端末の使用する無線リソースはダウンリンクもアップリンクもリソースブロック単位で基地局から割り当てられる。
各端末へのダウンリンクのリソース割り当て（スケジューリング情報）は、割り当てられるリソースと同じサブフレームのＰＤＣＣＨで通知される。スケジューリング情報には割り当てられるリソースブロックの位置に加え、変調および符号化方式、ハイブリッドＡＲＱ処理情報などが含まれる。基地局はサービスする各端末を識別するため、端末毎に端末ＩＤを割り振る。スケジューリング情報はこの端末ＩＤを使用して巡回冗長検査（ＣＲＣ）演算を行っており、端末は自分の端末ＩＤを使ってＣＲＣチェックが通る情報のみ復号することで、他の端末に宛てたスケジューリング情報を復号せずに、自分に必要なスケジューリング情報のみ復号することが可能となる。
図３は周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式におけるアップリンク信号のフレームフォーマットの例を示す説明図である。
ＬＴＥ方式の端末が基地局へ送信するアップリンクの物理チャネルおよび信号には、個別ユーザデータを伝送する物理上り共用チャネル（ＰＵＳＣＨ）、ダウンリンク・トランスポートブロックを再送すべきか否かを示すためのハイブリッドＡＲＱ確認応答の送信、アップリンクデータ送信のためのリソース要求、ダウンリンクのチャネル状態報告などのために使用される物理上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）、ランダムアクセスに使用される物理ランダム・アクセス・チャネル（ＰＲＡＣＨ）、基地局が同期検波を行うために使用されるアップリンク基準信号（ＤＲＳ）などがある。
各端末へのアップリンクのリソース割り当て（スケジューリング情報）は、割り当てられるリソースの４つ前のサブフレームの物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で通知される。スケジューリング情報には割り当てられるリソースブロックの位置に加え、アップリンクの周波数ホッピング情報、変調および符号化方式、初期送信によるバッファクリアに使用する新データ表示、物理上り共用チャネル（ＰＵＳＣＨ）用送信電力制御ビットなどが含まれる。スケジューリング情報は端末ＩＤを使用して巡回冗長検査（ＣＲＣ）演算を行っており、端末は自分の端末ＩＤを使ってＣＲＣチェックが通る情報のみ復号することで、他の端末に宛てたスケジューリング情報を復号せずに、自分に必要なスケジューリング情報のみ復号することが可能となる。
ＰＵＳＣＨの伝送では、セルごとに異なる基準信号系列と端末毎に異なる位相回転が与えられた基準信号（ＤＲＳ）が、各スロットの第４シンボルを使って送信される。
フェムトセルのサービスエリアはマクロセルのサービスエリアとオーバーラップしている。またフェムトセルは使用可能なユーザ（端末）を限定する仕組みを持つため干渉は重要な問題であり、特に同一周波数で運用されたフェムトセルとマクロセル間では干渉回避は必須となる。
例えば、フェムトセルにアクセスが許されていないマクロセルからサービスされている端末（マクロセル端末）がフェムトセルの近傍にいる場合に、マクロセルからのダウンリンク信号よりフェムトセルからのダウンリンク信号が大きくなってもマクロセル端末はフェムトセルへのアクセスが許されず、フェムトセルが送信するダウンリンク信号がマクロセル端末にとっては干渉雑音となるため、マクロセル端末の受信スループットが低下するなど、通信品質が悪化し通信が中断することもあり得る。一方、フェムトセルからサービスされている端末（フェムトセル端末）にとっては、マクロセルから送信されるダウンリンク信号が干渉雑音となる。図４は、マクロセル端末からフェムトセルへのアップリンク干渉が発生する状態を示す説明図である。
フェムトセルとマクロセル間の干渉を軽減する方法として、例えばＬＴＥ方式の干渉調整方法が３ＧＰＰ ＴＲ ３６．９２１に提案されている。ダウンリンクの制御チャネルの干渉調整方法としては制御チャネルのシンボルレベルのタイミングシフトが提案されている。ダウンリンクのデータチャネルの干渉調整方法としてはｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅやフェムトセルの送信電力制御などの方法が提案されている。またアップリンクの制御チャネルの干渉調整方法としては周波数ドメインでの割り当て方法が提案されている。アップリンクのデータチャネルの干渉調整方法としてはフェムトセル端末の送信電力制御方法が提案されている。以上の干渉調整方法は全てマクロセルあるいはマクロセル端末への干渉を軽減しようとする方法となっている。
上述したように、例えば、マクロセルから離れたマクロセル端末がフェムトセル近傍にあり、このマクロセル端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、このマクロセル端末は遠いマクロセルにアップリンクの送信波を到達させるため大きなアップリンク送信電力を出す必要があり、このマクロセル端末のアップリンク送信波は近くのフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与え、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じ得る。このようなデータ通信のアップリンクにおけるフェムトセルやフェムトセル端末への干渉を軽減する有効な手段が従来は無かった。
図５は、周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、アップリンクのトランスポートブロックを載せた端末の送信データと、端末のトランスポートブロックを再送すべきか否かを基地局から端末にダウンリンクで通知するハイブリッドＡＲＱ確認応答のタイミング例を示す説明図である。
図５に示すように、アップリンクのスケジューリング情報はダウンリンクの制御情報を伝送する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）でｎ番目のサブフレームを用いて端末に送られ、端末は同じサブフレームｎの中で伝搬遅延Ｔｐ後にそのデータを受信する。端末送信から基地局受信にも同様の伝搬遅延があるため端末の送信サブフレームと受信サブフレームには２＊Ｔｐのずれがある。
アップリンクのトランスポートブロックを載せる物理上り共用チャネル（ＰＵＳＣＨ）は、スケジューリング情報が送られたサブフレームの４つ後のサブフレームに許可される。端末はアップリンクのｎ＋４番目のサブフレームで、ＰＵＳＣＨを用いてトランスポートブロックデータを基地局に送り、基地局はｎ＋４番目のサブフレームで受信する。
基地局は物理ハイブリッドＡＲＱ通知チャネル（ＰＨＩＣＨ）を用いて、ハイブリッドＡＲＱ確認応答をダウンリンクのｎ＋８番目のサブフレームで端末に送信する。否定確認応答（ＮＡＫ）が送られた場合には、その４つ後のｎ＋１２番目のサブフレームで再送が行われる。再送の際に利用されるリソースブロックは、ＰＤＣＣＨから明示的な指定されない限り初回の送信と同じものが使用される。このようにアップリンクでは再送を行うサブフレームが前もって分かっており、リソースブロックも同じものが使用される。
図６は、周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、マクロセルとフェムトセルのアップリンク干渉の例を示す説明図である。マクロセルから離れたマクロセル端末がフェムトセル近傍にあり、このマクロセル端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、このマクロセル端末は遠いマクロセルにアップリンクの送信波を到達させるため大きなアップリンク送信電力を出す必要があり、このマクロセル端末のアップリンク送信波と同じリソースブロックを使用するフェムトセル端末のアップリンクは過大な干渉を受ける。また逆に、フェムトセルのアップリンクの通信品質が悪化することによりフェムトセル端末の送信電力を大きくする制御が生じ、マクロセルへのアップリンクへの干渉をも生じ得る。このような状態はマクロセル端末とフェムトセル端末にお互いに再送を生じさせることになり、マクロセル端末とフェムトセル端末の双方のスループットの低下が生じ得る。
そこで、以下で説明する本開示の好適な実施の形態では、フェムトセル近傍にこのフェムトセル以外の基地局からサービスされている端末があり、この端末にフェムトセルへのアクセス権が無い場合、この端末のアップリンク送信波がフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与えるのを防止し、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じるのを簡単に防止することが可能なフェムトセル基地局について説明する。
＜２．本開示の一実施形態＞
［データ通信システムの全体構成］
図７は、本開示の一実施形態に係るデータ通信システムの全体構成を示す説明図である。以下、図７を用いて本開示の一実施形態に係るデータ通信システムの全体構成について説明する。
図７に示したデータ通信システム１は、フェムトセルを含むデータ通信システムである。図７に示したように、本開示の一実施形態に係るデータ通信システム１は、データ通信端末１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、フェムトセル（屋内小型基地局）２０と、インターネット３１と、フェムトセルゲートウェイ３２と、コア・ネットワーク３３と、ＢＢ回線モデム３４と、マクロセル（屋外基地局）３５と、ピコセル３６と、加入者情報サーバ３７と、フェムトセル管理サーバ４０と、を含んで構成される。
マクロセル（屋外基地局）３５は、セル半径が数百ｍから数十ｋｍの比較的広い範囲をカバーする基地局である。フェムトセル（屋内小型基地局）２０は、セル半径が数十ｍ程度の送信電力の小さい基地局である。フェムトセル２０は、マクロセルの電波が届きにくい屋内に設置して使用できる。フェムトセル２０は例えば、ＢＢ回線モデム３４、ＢＢ回線、インターネット３１、フェムトセルゲートウェイ３２を経由してコア・ネットワーク３３と接続する。フェムトセル２０と、フェムトセルゲートウェイ３２の間の通信インタフェースは、例えばＩｕｈ（３ＧＰＰ ＴＳ ２５．４６７）という標準インタフェースで定義されている。
フェムトセル２０は、データ通信端末１０ａと無線通信を行う無線通信部２４と、フェムトセル管理サーバ４０やフェムトセルゲートウェイ３２と有線通信を行うＩＰ通信部２５と、周辺基地局のダウンリンク電波の測定のための無線通信部の周波数切替えの制御や、基準信号の測定制御などを行う制御部２２と、フェムトセル管理サーバ４０のアドレスやフェムトセルゲートウェイ３２のアドレス、フェムトセル２０にアクセス可能な端末のＩＤ（Ａｌｌｏｗｅｄ ＣＳＧ Ｌｉｓｔ）などを記憶している記憶部２６と、を含んで構成される。また記憶部２６には、キャリア周波数や最大送信電力などのフェムトセル２０の無線パラメータも記憶されている。
フェムトセル管理サーバ４０は、一つの事業者が扱うフェムトセルの立ち上げ準備やメンテナンスなどを行うサーバであり、複数のフェムトセルとの間の通信などを行うＩＰ通信部４２と、記憶部４１と、を含んで構成される。記憶部４１には、フェムトセル管理サーバ４０が管理するフェムトセルが使用している物理セルＩＤ、キャリア周波数、隣接セル情報、位置情報などが記憶されている。図７には、ある事業者（例えば事業者Ａとする）が運用する１つのフェムトセル管理サーバ４０のみを記載しているが、他の事業者も同様のサーバを運用している。なお、本開示においては、複数の事業者が管理するフェムトセルを１つのフェムトセル管理サーバで管理するようにしてもよい。
事業者Ａの運用するフェムトセル２０はフェムトセルゲートウェイ３２を介しコア・ネットワーク３３に接続している。同様に、マクロセル３５は事業者Ａの運用するマクロセルであり、ピコセル３６は事業者Ａの運用するピコセルである。事業者Ａはダウンリンクキャリア周波数Ａを運用しており、マクロセル３５、ピコセル３６、フェムトセル２０はダウンリンクにキャリア周波数Ａを送信している。
データ通信端末１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、いずれもコア・ネットワーク３３を運用する事業者Ａと契約した端末であり、データ通信端末１０ａはフェムトセル２０を利用可能な屋内にあり、データ通信端末１０ｂはピコセル３６を介して通信しており、データ通信端末１０ｃはマクロセル３５を介して通信している。
マクロセル３５が送信するダウンリンク信号は、データ通信端末１０ｂにとって干渉雑音である。従って、マクロセル３５とピコセル３６との間で干渉調整が行われ、マクロセル３５が使用するＡＢＳの情報がピコセル３６に通知される。ピコセル３６は、データ通信端末１０ｂへの重要なダウンリンク信号を、マクロセル３５でＡＢＳに指定されたサブフレームの時間に相当するピコセル３６のダウンリンクのサブフレームに割り当てて送信する。
フェムトセル２０の電源が投入されると、フェムトセル２０はマクロセル３５を含む周辺基地局の電波をサーチし受信電力を測定し、基地局の報知情報を受信して入手する。またフェムトセル２０は、フェムトセル管理サーバ４０に接続し、予め登録してある位置情報の周辺にあたる基地局の情報を入手し、フェムトセル２０の測定結果と照合して位置を確認し、周辺基地局が使用する無線パラメータと重ならないような最適な無線パラメータを選択する。
フェムトセル２０が送信するダウンリンク信号はデータ通信端末１０ｃにとって干渉雑音であり、フェムトセルは定期的に周辺基地局の基準信号の強度の測定結果に従って干渉を最低限に抑えるようにフェムトセルの最大送信電力を決定する。
以上、図７を用いて本開示の一実施形態に係るデータ通信システムの全体構成について説明した。次に、本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０に含まれる制御部２２の構成について説明する。
図８は、本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０に含まれる制御部２２の構成を示す説明図である。以下、図８を用いて本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０に含まれる制御部２２の構成について説明する。
図８に示したように、制御部２２は、端末検出部５１と、リソース割当部５２と、を含んで構成される。端末検出部５１は、他の基地局であるマクロセル３５がサービスするデータ通信端末１０ｃのアップリンク信号を検出する。リソース割当部５２は、記憶部２６が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、フェムトセル２０がサービスするデータ通信端末１０ａへ無線リソースを割り当てる。リソース割当部５２は、端末検出部５１がデータ通信端末１０ｃのアップリンク信号を検出した際に、データ通信端末１０ｃが次にアップリンク、またはダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて、データ通信端末１０ａには割り当て優先度の高いアップリンク、またはダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる。
以上、図８を用いて本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０に含まれる制御部２２の構成について説明した。なお、制御部２２は、例えば、制御部２２が、記憶部２６に格納されているコンピュータプログラムを読みだして実行することで、図８に示したような機能構成を有することができる。
次に、本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０を含んだデータ通信システムの動作について説明する。
［データ通信システムの動作］
例えばＬＴＥ方式では、ＰＵＳＣＨの第４シンボルに配置されるアップリンクの復調用基準信号（ＤＲＳ）にセルごとに異なる基準信号系列が使用され、端末毎に異なる位相回転が与えられて、各端末が識別される。フェムトセル２０は、フェムトセル２０が使用している基準信号系列以外の基準信号系列を使用したＤＲＳを含んだアップリンク信号の強度を検出することで、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃを検出することが可能となる。フェムトセル２０が、例えば予め定めた閾値よりも大きなアップリンク信号を受信し、且つアップリンク信号に含まれるＤＲＳがマクロセル３５で使用されているものである場合に、以下のようにフェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンクリソース割り当てを行うようにする。
一例として、例えばＬＴＥ方式のフェムトセル２０が、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクを検出した場合に、検出したサブフレームの８つ後のサブフレームにおける、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンクリソースの割り当ての優先度を下げるようにする方法で、データ通信端末１０ａのアップリンクリソース割り当てを行う。
図９は、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０のアップリンクのリソース割り当て方法の例を示す説明図である。マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃは、ｎ番目のサブフレームでアップリンクの割り当て許可をマクロセル３５から得て、ｎ＋４番目のサブフレームでトランスポートブロックを送信している。このデータ通信端末１０ｃは、マクロセル３５から遠く、フェムトセル２０に近くなれば、電波干渉が悪く、マクロセル３５からデータの再送を要求される頻度が高いことが予想される。
マクロセル３５から、ハイブリッドＡＲＱの確認応答で否定確認応答（ＮＡＫ）が＋８番目のサブフレームでデータ通信端末１０ｃに送られ、データ通信端末１０ｃは、再送データをアップリンクのｎ＋１２番目のサブフレームで送っている。
フェムトセル２０は、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａからアップリンク送信の要求があると、ｎ＋５番目のサブフレームでアップリンクのリソースの割り当て許可を出し、データ通信端末１０ａはｎ＋９番目のサブフレームで送信している。これは、ｎ＋１番目のサブフレームでデータ通信端末１０ａのアップリンクをフェムトセル２０が検出しなかったため、割り当ての優先度が低くなかったためである。
ｎ＋４番目のサブフレームでフェムトセル２０はマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクを検出すると、ｎ＋１２番目のサブフレームでフェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａにアップリンクを割り当てないように、フェムトセル２０はｎ＋８番目のサブフレームで、データ通信端末１０ａにアップリンクの割り当て許可を出さないように割り当て優先度を下げる。
つまりフェムトセル２０が、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンクリソースを割り当てる際に、４つ前のサブフレームでマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクを検出していないサブフレームのリソースを優先して割り当てる。
マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃによるアップリンク送信が複数のサブフレームで連続して送信され、フェムトセル２０で優先して割り当てられるサブフレームが無い場合には、フェムトセル２０は、サブフレーム中の複数のリソースブロックのうちマクロセルのアップリンク送信で使用されたリソースブロック以外のリソースブロックを優先して割り当ててもよい。
マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクでは、初回送信と同じリソースブロックを使用して再送を行う確率が高いので、フェムトセル２０は、データ通信端末１０ｃのアップリンク送信を検出したリソースブロックと同一のリソースブロックへの割り当て優先度をさらに下げるという方法でも干渉を確率的に低減し得る。
このようにして、マクロセル３５が再送データを送信すると予想されるサブフレームに、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンクのリソースを割り当てないようにリソース割り当ての優先度を下げ、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃとフェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａがお互いに干渉を与え続けることが無いようにすることが可能になる。
ダウンリンクにおいても、アップリンクと同様の干渉のメカニズムによってマクロセル３５およびフェムトセル２０のスループットの低下が起こり得る。
図１０は、周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、ダウンリンクのトランスポートブロックを載せた基地局の送信データと、基地局のトランスポートブロックを再送すべきか否かを基地局にアップリンクで通知するハイブリッドＡＲＱ確認応答のタイミング例を示す説明図である。
フェムトセル２０やマクロセル３５からのダウンリンクのスケジューリング情報は、ダウンリンクの制御情報を伝送する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）でｎ番目のサブフレームを用いてフェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａやマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃに送られ、各データ通信端末１０ａ、１０ｃは、同じｎ番目のサブフレームの中で伝搬遅延Ｔｐ後にそのデータを受信する。
各データ通信端末１０ａ、１０ｃの送信から、フェムトセル２０やマクロセル３５での受信にも同様の伝搬遅延があるため、各データ通信端末１０ａ、１０ｃの送信サブフレームと受信サブフレームには２＊Ｔｐのずれがある。ダウンリンクのトランスポートブロックを載せる物理下り共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）はスケジューリング情報が送られた同じサブフレームで端末に送信され、各データ通信端末１０ａ、１０ｃはｎ番目のサブフレームで受信する。
各データ通信端末１０ａ、１０ｃはハイブリッドＡＲＱ確認応答を物理上り共用チャネル（ＰＵＳＣＨ）または物理上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）を用いてアップリンクのｎ＋４番目のサブフレームでフェムトセル２０やマクロセル３５に送信する。フェムトセル２０やマクロセル３５はハイブリッドＡＲＱ確認応答を受信すると、必要であればｎ＋８番目のサブフレームで下りリンクデータを再送することが可能となる。再送データは、原則的には最初の送信と類似して再送がスケジュールされるが、再送データも初回データと同様にスケジューリング情報によって周波数軸上の配置、送信形式を変えることができる。
図１１は、周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式における、マクロセル３５とフェムトセル２０のダウンリンク干渉の例を示す説明図である。マクロセル３５から離れたマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃがフェムトセル２０の近傍にあり、このデータ通信端末１０ｃにフェムトセル２０へのアクセス権が無い場合、このデータ通信端末１０ｃにおけるマクロセル３５のダウンリンク信号の受信レベルに比べてフェムトセル２０のダウンリンク信号の受信レベルが大きいことが予想される。
フェムトセル２０が、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのダウンリンクに割り当てたサブフレームとリソースブロックが重なると、フェムトセル２０のダウンリンクはマクロセル３５のダウンリンクに過大な干渉を与え、マクロセル３５のダウンリンクデータの再送を生じさせ得る。
またダウンリンクが送信された４つ後のサブフレームでは、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃが送信するハイブリッドＡＲＱ確認応答とデータ通信端末１０ａが送信するハイブリッドＡＲＱ確認応答が同じサブフレームで送信されることになり、データ通信端末１０ｃのアップリンクはその送信電力が大きいことからフェムトセル２０のアップリンクに過大な干渉を与え、フェムトセル２０がデータ通信端末１０ａの送信するハイブリッドＡＲＱ確認応答を受信するのをデータ通信端末１０ｃが妨害し、フェムトセル２０のダウンリンクデータの再送を生じさせ得る。
このような状態はマクロセル３５とフェムトセル２０にお互いに再送を生じさせることになり、データ通信端末１０ａとデータ通信端末１０ｃの双方のスループットの低下が生じ得る。このような場合が発生しないような、フェムトセル２０による干渉調整方法について説明する。
例えばＬＴＥ方式のフェムトセル２０が、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクを検出し、このアップリンクがハイブリッドＡＲＱ確認応答だった場合には、フェムトセル２０は、検出したサブフレームの４個後のサブフレームにおけるフェムトセル端末ダウンリンクリソースの割り当ての優先度を下げるようにする。
図１２は、フェムトセル２０のダウンリンクのリソース割り当て方法の例を示す説明図である。マクロセル３５は、ｎ番目のサブフレームでダウンリンクのトランスポートブロックを、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃに送信しているとする。
このデータ通信端末１０ｃは、マクロセル３５から遠くフェムトセル２０に近いため、電波干渉が悪くデータの再送を要求する頻度が高いことが予想される。データ通信端末１０ｃからハイブリッドＡＲＱの確認応答で否定確認応答（ＮＡＫ）がｎ＋４番目のサブフレームでマクロセル３５に送られ、マクロセル３５は再送データをダウンリンクのｎ＋８番目のサブフレームで送っている。
フェムトセル２０は、ｎ＋６番目のサブフレームでトランスポートブロックをフェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａに送信している。これは、ｎ＋２番目のサブフレームで、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクをフェムトセル２０が検出しなかったため、割り当ての優先度が低くなかったためである。フェムトセル２０は、ｎ＋４番目のサブフレームで、データ通信端末１０ｃのアップリンクを検出し、このアップリンクがハイブリッドＡＲＱ確認応答であることを検出すると、ｎ＋８番目のサブフレームでダウンリンクを割り当てないようにその割り当て優先度を下げる。
つまり、フェムトセル２０が、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのダウンリンクリソースを割り当てる際に、４つ前のサブフレームでマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクを検出していないサブフレームのリソースを優先して割り当てる。さらに、フェムトセル２０は、このアップリンク信号を復号し、このアップリンク信号がハイブリッドＡＲＱ確認応答であるか否かを判定して割り当て優先度を決めても良い。
このようにして、フェムトセル２０は、マクロセル３５が再送データを送信すると予想されるサブフレームに、フェムトセル２０のダウンリンクのリソースを割り当てないようにリソース割り当ての優先度を下げることで、マクロセル３５とフェムトセル２０とがお互いに干渉を与え続けることが無いようにすることが可能になる。
フェムトセル２０は、マクロセル３５の制御情報（ＰＤＣＣＨ，ＰＨＩＣＨ）の検出により、干渉調整を調整しても良い。例えば、図９に示したアップリンク干渉調整方法において、フェムトセル２０は、マクロセル３５のＰＤＣＣＨ上の、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃへのアップリンクのスケジューリング情報や、マクロセル３５のＰＨＩＣＨ上の、データ通信端末１０ｃへのハイブリッドＡＲＱ確認応答を検出することによって、であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクに使用するサブフレームおよびリソースブロックを確実に知ることが可能となる。
また同様に、図１２に示したダウンリンク干渉調整方法において、フェムトセル２０は、マクロセル３５のＰＤＣＣＨ上の、マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃへのダウンリンクのスケジューリング情報を検出すれば、データ通信端末１０ｃのダウンリンクに使用するサブフレームおよびリソースブロックを確実に知ることが可能となる。
フェムトセル２０が、マクロセル３５のＰＤＣＣＨ上のデータ通信端末１０ｃへのアップリンクおよびダウンリンクのスケジューリング情報、ＰＨＩＣＨ上のデータ通信端末１０ｃへのハイブリッドＡＲＱ確認応答などの検出は、例えば従来技術であるマクロセルとフェムトセルの制御チャネルのタイミングシフト、マクロセル制御領域でのフェムトセルのダウンリンク送信の一時停止と、マクロセル端末ＩＤの検出方法の使用によって可能となる。
図１３は、マクロセル３５とフェムトセル２０との間の制御チャネルのタイミングシフトの例を示す説明図である。マクロセル３５とフェムトセル２０のＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＢＣＨなどのダウンリンク制御チャネルの干渉回避のため、３ＧＰＰ ＴＲ ３６．９２１には、図１３に示す制御チャネルのシンボルレベルのタイミングシフトと、マクロセル制御領域（ＰＤＣＣＨの領域）でのフェムトセルのダウンリンク送信の一時停止が提案されている。
また、フェムトセル２０は、マクロセル端末ＩＤの検出方法を、以下のようにして実行することができる。マクロセル制御領域（ＰＤＣＣＨの領域）でフェムトセル２０のダウンリンク送信を一時停止することにより、フェムトセル２０は、マクロセル３５のＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨを受信することが可能になる。
例えばＬＴＥ方式のフェムトセル２０が、マクロセル３５から受信した４サブフレーム分のＰＤＣＣＨ情報を記憶する機能を持ち、フェムトセル２０はマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンクのＰＵＳＣＨを検出したとき、この４サブフレーム前のＰＤＣＣＨ情報から、検出したＰＵＳＣＨのリソースブロックに対応するリソーススケジューリング情報を抽出し、この割り当て情報に付加されている端末ＩＤを検出することが可能となる。
図１４はＰＤＣＣＨの制御情報の処理例を示す説明図である。例えば端末へのアップリンクのリソース割り当て（スケジューリング情報）は、割り当てられるリソースの４つ前のサブフレームの物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で通知される。割り当てられるリソースブロックの位置、アップリンクの周波数ホッピング情報、変調および符号化方式、初期送信によるバッファクリアに使用する新データ表示、物理上り共用チャネル（ＰＵＳＣＨ）用送信電力制御ビットなどを含む制御情報が与えられる。
制御情報には巡回冗長検査（ＣＲＣ）が付加される（ステップＳ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）が、このＣＲＣ演算には端末ＩＤを含めて演算が行われる。これにより、端末は自分の端末ＩＤを使ってＣＲＣチェックが通る情報のみ復号することで、他の端末に宛てたスケジューリング情報を復号せずに、自分に必要なスケジューリング情報のみ復号することが可能となる。ＣＲＣの付加後、畳み込み符号で符号化され（ステップＳ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）、ＰＤＣＣＨ送信のリソース量に合わせて速度が調整（レートマッチング）され（ステップＳ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）、複数の制御情報が多重され（ステップＳ１０４）、セルおよびサブフレーム固有のスクランブルシーケンスによりスクランブルされ（ステップＳ１０５）、ＱＰＳＫ変調と（ステップＳ１０６）、リソース・エレメントへのマッピング（ステップＳ１０７）が行われる。
マクロセル端末のＰＵＳＣＨ送信に使用されたリソースブロックの位置から、これに対応するスケジューリング情報を４つ前のサブフレームのＰＤＣＣＨから抽出し、このスケジューリング情報のＣＲＣチェックが通る端末ＩＤを逆検出することで端末ＩＤを検出することが可能になる。
フェムトセルは近隣にいるマクロセル端末の端末ＩＤの検出に一度成功すれば、その後マクロセルからこの端末に通知されるアップリンクおよびダウンリンクのスケジューリング情報は、フェムトセルが検出した端末ＩＤを使用してマクロセルのＰＤＣＣＨから効率的に復号することが可能になり、フェムトセル端末へのアップリンクおよびダウンリンクに割り当てるリソースブロックをマクロセル端末に割り当てられたリソースブロックと重ならないようにすることが可能となる。
次に、本開示の一実施形態に係るフェムトセル２０における、無線通信部２４の構成例について説明する。図１５は、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０における無線通信部２４の構成例を示す説明図である。図１５に示したように、例えば周波数多重（ＦＤＤ）のＬＴＥ方式におけるフェムトセル２０の無線通信部２４は、アンテナ１０１と、デュプレクサ１０２と、ダウンリンク受信用アンテナ１０３と、ダウンリンク受信ＲＦフィルタ１０４と、受信処理部１１０と、送信処理部１２０と、ベースバンド処理部１３０と、ダウンリンク受信部１４０と、水晶発振器１５０と、周波数シンセサイザ１６０と、を含んで構成される。
受信処理部１１０は、受信増幅器１１１と、受信ＲＦフィルタ１１２と、直交復調器１１３と、を含んで構成される。また送信処理部１２０は、直交変調器１２１と、送信可変利得増幅器１２２と、送信ＲＦフィルタ１２３と、送信電力増幅器１２４と、アイソレータ１２５と、を含んで構成される。ダウンリンク受信部１４０は、受信増幅器１４１と、ダウンリンク受信ＲＦフィルタ１４２と、直交復調器１４３と、を含んで構成される。
アンテナ１０１で受信された信号はデュプレクサ１０２を経由して受信処理部１１０に送られる。受信処理部１１０は、デュプレクサ１０２から送られてきた信号を、受信増幅器１１１で増幅し、受信ＲＦフィルタ１１２で所定のフィルタリングを実行し、直交復調器１１３で復調する。復調された信号はベースバンド処理部１３０に送られる。
また、ベースバンド処理部１３０から送信処理部１２０に送られてきた信号は、直交変調器１２１で変調され、送信可変利得増幅器１２２で増幅され、送信ＲＦフィルタ１２３で所定のフィルタリングが行われ、送信電力増幅器１２４で増幅され、信号の逆流を防ぐアイソレータ１２５を介してデュプレクサ１０２に送られる。そして、デュプレクサ１０２に送られた信号はアンテナ１０１から送信される。
ダウンリンクを受信するダウンリンク受信部１４０は、フェムトセル２０とエリアが重なるマクロセル３５のダウンリンク信号強度を測定し、フェムトセル２０のダウンリンク送信波がマクロセル３５のダウンリンクに過大な干渉を与えないように、フェムトセル２０のダウンリンク送信電力を適切に設定するために使用される。またダウンリンク受信部１４０は、マクロセル３５のダウンリンクのシンボルタイミングを検出し、マクロセルのシステム情報を受信して、図１３のようにマクロセル３５とフェムトセル２０の制御チャネルを適切なシンボルレベルのシフトを行うよう使用される。
フェムトセル２０と同じ周波数帯域を使用するマクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃのアップリンク送信波は、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンク送信波と同様に、図１５の受信処理部１１０で受信される。マクロセル３５から遠くフェムトセル２０に近いデータ通信端末１０ｃは、アップリンク送信電力を大きくする必要があるので、フェムトセル２０は容易にデータ通信端末１０ｃのアップリンク送信波を検出することができる。
図１６は、フェムトセル２０のマクロセル端末検出処理を示す流れ図である。フェムトセル２０の記憶部２６には、近隣のマクロセルや近隣のフェムトセルのセルＩＤが記憶されている。フェムトセル２０は、マクロセル３５のＰＵＳＣＨ送信波を検出すると、そのスロットの第４シンボルの基準信号に含まれる基準信号系列からサービスされている基地局が近隣のマクロセルか否かを確認できる。従って、フェムトセル２０はｎ番目のサブフレームを受信すると（ステップＳ２０１）、マクロセル端末の送信を検出したかどうか判断する（ステップＳ２０２）。マクロセル端末の送信を検出しなければ、フェムトセル２０は次のサブフレームを受信する。
一方、マクロセル端末の送信を検出すると、フェムトセル２０は、検出したＰＵＳＣＨ信号がハイブリッドＡＲＱ確認応答であるか否かを判定することができる（ステップＳ２０３）。ここでハイブリッドＡＲＱ確認応答であった場合には、フェムトセル２０は、４つ後のサブフレームのダウンリンクのスケジューリングの割り当て優先度を下げ（ステップＳ２０４）、ハイブリッドＡＲＱ確認応答で無かった場合には、４つ後のサブフレームのアップリンクのスケジューリングの割り当て優先度を下げる（ステップＳ２０５）。このようにして、フェムトセル２０は、現在から４サブフレーム分のアップリンクとダウンリンクのサブフレームに対する割り当て優先度を記憶している。
図１７は、フェムトセル２０のダウンリンクスケジューリング処理を示す流れ図である。フェムトセル２０は、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａへのダウンリンクデータが生じたかどうかを判断し（ステップＳ３０１）、データ通信端末１０ａへのダウンリンクデータが生じた場合には、次のサブフレーム以降の４つのサブフレームの割り当て優先度を確認し、次のサブフレームの割り当て優先度が低くなければこのサブフレームを割り当て、割り当て優先度が低ければ他のサブフレームを割り当てるようにする（ステップＳ３０２）。
図１８は、フェムトセル２０のアップリンクスケジューリング処理を示す流れ図である。フェムトセル２０は、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａからアップリンクのリソース要求がフェムトセル２０に送られたかどうかを判断し（ステップＳ４０１）、データ通信端末１０ａからアップリンクのリソース要求がフェムトセル２０に送られた場合に、最初に割り当てる事ができるサブフレーム以降の４つのサブフレームの割り当て優先度を確認し、最初のサブフレームの割り当て優先度が低くなければこのサブフレームを割り当て、割り当て優先度が低ければ他のサブフレームを割り当てるようにする（ステップＳ４０２）。
このようにして、ダウンリンクスケジューリング処理およびアップリンクスケジューリング処理を実行することで、フェムトセル２０は、フェムトセル端末のスループットの低下を防止することができる。
＜３．まとめ＞
以上説明したように本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０は、フェムトセル２０以外の基地局からサービスされている端末（マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃ）があり、この端末にフェムトセル２０へのアクセス権が無い場合、この端末のアップリンク送信波がフェムトセルのアップリンクの受信に過大な干渉を与えるのを防止し、フェムトセル端末のアップリンクのスループットの低下や通信の中断などが生じるのを簡単に防止することができる。
具体的には、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０は、データ通信端末１０ｃの存在を検出し、データ通信端末１０ｃのアップリンク送信が使用する無線リソースと、フェムトセル端末であるデータ通信端末１０ａのアップリンク送信が使用する無線リソースとが重ならないように、データ通信端末１０ａへアップリンク送信が使用する無線リソースを割り当てるようにする。このように無線リソースを割り当てることで、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０は、フェムトセル端末のスループットの低下を防止することができる。
また、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０は、フェムトセル２０の近傍にこのフェムトセル２０以外の基地局（マクロセル３５）からサービスされている端末（マクロセル端末であるデータ通信端末１０ｃ）があり、この端末にフェムトセル２０へのアクセス権が無い場合、フェムトセル２０のダウンリンク送信波がこの端末のダウンリンク受信に過大な干渉を与えるのを防止し、他の基地局の端末のダウンリンクのスループットの低下や通信の中断などを生じるのを防止することができる。
また、本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０は、フェムトセル２０近傍のマクロセル端末のアップリンク送信から端末識別子（端末ＩＤ）を検出し、マクロセル３５からマクロセル端末に割り当てられる無線リソースを検出し、フェムトセル端末が使用する無線リソースが重ならないように、フェムトセル端末への無線リソースを割り当てることで、フェムトセル２０とマクロセル３５との間の干渉を低減することができる。
上述した本開示の一実施形態にかかるフェムトセル２０の動作は、ハードウェアによって行われるようにしてもよく、ソフトウェアによって行われるようにしてもよい。ソフトウェアによって行われるようにする場合には、例えば、フェムトセル２０の内部にコンピュータプログラムを格納しておき、フェムトセル２０の内部に設けられるＣＰＵその他の制御装置が該コンピュータプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
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、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の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。
例えば、フェムトセル２０の端末検出部５１が複数のアップリンク信号を検出した場合は、リソース割当部５２は、最も強いアップリンク信号を送信した端末が使用している無線リソースについて、割り当て優先度を下げるなど、アップリンク信号の強度に応じて割り当て優先度を変えるようにしても良い。最も強いアップリンク信号を送信した端末は、フェムトセル２０の近傍に位置していると考えられるので、その無線リソースをなるべく割り当てない方が衝突を回避できることになるからである。また、フェムトセル２０の端末検出部５１が、同一の端末からの複数回のアップリンク信号の送信を検出した場合は、リソース割当部５２は、その端末が使用している無線リソースについて、割り当て優先度を下げるようにするなど、端末ごとのアップリンク信号検出回数に応じて割り得て優先度を変えるようにしても良い。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、
を備え、
前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局。
（２）
前記リソース割当部は、前記第１の端末が送信したアップリンクデータの再送データの送信に使用すると推定される無線リソースの優先度を下げる、前記（１）に記載の無線基地局。
（３）
前記リソース割当部は、前記端末検出部が複数の前記第１の端末からのアップリンク信号を検出した場合に、アップリンク信号の強度に応じて割り当て優先度を変える、前記（１）または（２）に記載の無線基地局。
（４）
前記リソース割当部は、前記端末検出部が複数の前記第１の端末からのアップリンク信号を検出した場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、前記（３）に記載の無線基地局。
（５）
前記リソース割当部は、前記第１の端末からのアップリンク信号を複数回検出した場合に、端末ごとのアップリンク信号検出回数に応じて割り得て優先度を変える、前記（１）から（４）のいずれかに記載の無線基地局。
（６）
前記リソース割当部は、前記第１の端末からのアップリンク信号を複数回検出した場合に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げる、前記（５）に記載の無線基地局。
（７）
前記他の基地局からのダウンリンク信号を受信するダウンリンク受信部を更に備え、
前記記憶部は、前記ダウンリンク受信部が受信した前記他の基地局の無線リソースの割り当て情報を受信して所定期間記憶し、
前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、前記記憶部が記憶している、前記ダウンリンク受信部が受信した無線リソースの割り当て情報から前記第１の端末の識別子を判定する、前記（１）から（６）のいずれかに記載の無線基地局。
（８）
前記リソース割当部は、前記第１の端末の識別子と、前記他の基地局の無線リソースの割り当て情報とから、前記第１の端末に割り当てられたアップリンク及びダウンリンクの無線リソースを検出し、前記第１の端末に割り当てられた無線リソースの優先度を下げ、自局がサービスする前記第２の端末に優先度の高い無線リソースを優先的に割り当てる、前記（７）に記載の無線基地局。
（９）
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、
を備え、
前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局。
（１０）
前記リソース割当部は、前記第１の端末から前記他の基地局への再送要求に対する、該他の基地局から前記第１の端末への再送データの送信に使用すると推定される無線リソースの優先度を下げる、前記（９）に記載の無線基地局。
（１１）
前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、前記アップリンク信号が再送要求信号か否かを判別し、前記アップリンク信号が再送要求信号であった場合に、前記第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げる、前記（９）または（１０）に記載の無線基地局。
（１２）
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出ステップと、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当ステップと、
を備え、
前記リソース割当ステップは、前記端末検出ステップが前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局の通信制御方法。
（１３）
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出ステップと、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当ステップと、
を備え、
前記リソース割当ステップは、前記端末検出ステップが前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、無線基地局の通信制御方法。
（１４）
コンピュータに、
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出ステップと、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当ステップと、
を実行させ、
前記リソース割当ステップは、前記端末検出ステップが前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、コンピュータプログラム。
（１５）
コンピュータに、
他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出ステップと、
無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当ステップと、
を実行させ、
前記リソース割当ステップは、前記端末検出ステップが前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの優先度を下げて前記第２の端末には優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当てる、コンピュータプログラム。
１ データ通信システム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ データ通信端末
２０ フェムトセル
２２ 制御部
２４ 無線通信部
２５ ＩＰ通信部
２６ 記憶部
３１ インターネット
３２ フェムトセルゲートウェイ
３３ コア・ネットワーク
３４ ＢＢ回線モデム
３５ マクロセル
４０ フェムトセル管理サーバ
４１ 記憶部
４２ ＩＰ通信部
５１ 端末検出部
５２ リソース割当部
１０１ アンテナ
１０２ デュプレクサ
１０３ ダウンリンク受信用アンテナ
１１０ 受信処理部
１１１ 受信増幅器
１１２ 受信ＲＦフィルタ
１１３ 直交復調器
１２０ 送信処理部
１２１ 直交変調器
１２２ 送信可変利得増幅器
１２３ 送信ＲＦフィルタ
１２４ 送信電力増幅器
１２５ アイソレータ
１３０ ベースバンド処理部
１４０ ダウンリンク受信部
１４１ 受信増幅器
１４２ ダウンリンク受信ＲＦフィルタ
１４３ 直交復調器
１５０ 水晶発振器
１６０ 周波数シンセサイザ

Claims (13)

  1. 他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、
    前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、
    を備え、
    前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当て、前記端末検出部が複数の前記第１の端末からのアップリンク信号を検出した場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、無線基地局。
  2. 前記リソース割当部は、前記第１の端末が送信したアップリンクデータの再送データの送信に使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げる、請求項１に記載の無線基地局。
  3. 前記リソース割当部は、前記第１の端末からのアップリンク信号を複数回検出した場合に、端末ごとのアップリンク信号検出回数に応じて割り得て優先度を変える、請求項１に記載の無線基地局。
  4. 前記リソース割当部は、前記第１の端末からのアップリンク信号を複数回検出した場合に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げる、請求項３に記載の無線基地局。
  5. 前記他の基地局からのダウンリンク信号を受信するダウンリンク受信部を更に備え、
    前記記憶部は、前記ダウンリンク受信部が受信した前記他の基地局の無線リソースの割り当て情報を受信して所定期間記憶し、
    前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、前記記憶部が記憶している、前記ダウンリンク受信部が受信した無線リソースの割り当て情報から前記第１の端末の識別子を判定する、請求項１に記載の無線基地局。
  6. 前記リソース割当部は、前記第１の端末の識別子と、前記他の基地局の無線リソースの割り当て情報とから、前記第１の端末に割り当てられたアップリンク及びダウンリンクの無線リソースを検出し、前記第１の端末に割り当てられた無線リソースの割り当て優先度を下げ、自局がサービスする前記第２の端末に割り当て優先度の高い無線リソースを優先的に割り当てる、請求項５に記載の無線基地局。
  7. 他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出する端末検出部と、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶する記憶部と、
    前記記憶部が記憶する無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てるリソース割当部と、
    を備え、
    前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当て、前記端末検出部が複数の前記第１の端末からのアップリンク信号を検出した場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、無線基地局。
  8. 前記リソース割当部は、前記第１の端末から前記他の基地局への再送要求に対する、該他の基地局から前記第１の端末への再送データの送信に使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げる、請求項７に記載の無線基地局。
  9. 前記リソース割当部は、前記端末検出部が前記第１の端末のアップリンク信号を検出した際に、前記アップリンク信号が再送要求信号か否かを判別し、前記アップリンク信号が再送要求信号であった場合に、前記第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げる、請求項７に記載の無線基地局。
  10. 他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、
    前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、
    を備え、
    前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当て、複数の前記第１の端末からのアップリンク信号が検出された場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、無線基地局の通信制御方法。
  11. 他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、
    前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、
    を備え、
    前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当て、複数の前記第１の端末からのアップリンク信号が検出された場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、無線基地局の通信制御方法。
  12. コンピュータに、
    他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、
    前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、
    を実行させ、
    前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にアップリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いアップリンクの無線リソースを優先的に割り当て、複数の前記第１の端末からのアップリンク信号が検出された場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、コンピュータプログラム。
  13. コンピュータに、
    他の基地局がサービスする第１の端末のアップリンク信号を検出することと、
    無線リソースの割り当て優先度を所定期間記憶することと、
    前記記憶される無線リソースの割り当て優先度を用いて、自局がサービスする第２の端末へ無線リソースを割り当てることと、
    を実行させ、
    前記無線リソースを割り当てることは、前記第１の端末のアップリンク信号が検出された際に、該第１の端末が次にダウンリンクに使用すると推定される無線リソースの割り当て優先度を下げて前記第２の端末には割り当て優先度の高いダウンリンクの無線リソースを優先的に割り当て、複数の前記第１の端末からのアップリンク信号が検出された場合に、最も強いアップリンク信号を送信した前記第１の端末が使用している無線リソースについて割り当て優先度を下げる、コンピュータプログラム。

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