JP5902263B2 - スモールセル基地局、通信システム及び干渉抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信におけるスモールセル基地局、通信システム及び干渉抑制方法に関するものである。

近年の移動通信システムにおけるトラフィックの急増に対応すべく、従来のマクロセル基地局よりもセル（無線通信エリア）が狭いスモールセル基地局（「極小セル基地局」、「ピコセル基地局」、「フェムトセル基地局」などとも呼ばれる）の需要が高まっている。スモールセル基地局はトラフィック対策として多局展開されるため、従来のマクロセル基地局のマクロセル内に設置され、異種セルサイズ混在型のヘテロジーニアスセルラネットワーク（ＨｅｔＮｅｔ：Heterogeneous Network）が構成されることも想定される。

上記マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のセル間干渉を低減する技術として、マクロセル基地局とスモールセル基地局とが互いに時間同期していることを前提とした時間領域（サブフレーム単位）でのセル間干渉制御技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このセル間干渉制御技術は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠した技術であり、ｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）とも呼ばれる。このセル間干渉制御技術では、例えば、マクロセル基地局が、移動局に対する下りリンク無線通信フレームにおけるデータチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared CHannel）の信号（データ信号、上位レイヤ制御信号）の下り送信を行わないＡＢＳ（Almost Blank Subframe）と呼ばれるサブフレーム群を設定する。このサブフレーム群を示すＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータチャネルのデータ信号や上位レイヤ制御信号の下り送信を停止する。また、マクロセル基地局で設定されたサブフレーム群を示すＡＢＳパターンは、配下のスモールセル基地局に通知される。スモールセル基地局は、通知されたＡＢＳパターンに基づいて、配下の移動局（ユーザ端末装置）に対するリソース割り当てを決めるスケジューリングを行い、そのスケジューリングに基づいて移動局に対するデータチャネルのデータ信号や上位レイヤ制御信号の下り送信を停止する。以上のように所定のＡＢＳパターンに基づいてデータチャネルの一部の下り送信を停止することにより、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のデータチャネルにおけるセル間干渉を相互に低減することができる。

上記基地局から移動局に送信される下りリンク無線通信フレームは、上記データチャネル（ＰＤＳＣＨ）のほか制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control CHannel）を有している。この制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信される制御信号は、上りリンク無線通信フレームのリソース割当にも用いられるため、与干渉局のマクロセル基地局でＡＢＳを適用しても、制御チャネルの下り信号は必ずしも停止されない。そのため、被干渉局であるスモールセル基地局のスモールセルで送信される制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）へ干渉を与える。特にトラフィックオフロードを促進するためにスモールセルのエリアを拡張するＣＲＥ（Cell Range Expansion）（非特許文献１参照）を適用する場合、スモールセルのエリアのＣＲＥにより拡張した部分では、自セルからの希望信号に対して非常に強い干渉信号がマクロセルから到来し、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信品質が著しく劣化する。このような制御チャネルにおける干渉を回避するため、与干渉局（マクロセル基地局）に対して被干渉局（スモールセル基地局）における下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）シンボル単位でシフトする方法が検討されている（非特許文献２参照）。

しかしながら、上記従来の下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをＯＦＤＭシンボル単位でシフトする方法では、上記セル調整パラメータであるＣＲＥのバイアス値の設定を変更し、移動局毎にスモールセルのサイズを等価的に変更した場合に、そのスモールセルにおける送信タイミングのシフトにより制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）への干渉を確実に回避できなかったりデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）への干渉が増加したりするという課題がある。

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、ＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値の設定に応じて、スモールセル基地局とマクロセル基地局との間における下りリンク無線通信フレームの制御チャネルの信号による干渉を確実に抑制しつつデータチャネルへの干渉増加を抑制することができるスモールセル基地局、通信システム及び干渉抑制方法を提供することである。

本発明の一態様に係るスモールセル基地局は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンク無線通信フレームの１又は複数のサブフレームにおいてデータ信号の送信を行わないように設定可能なマクロセル基地局のマクロセル内に位置し、前記マクロセル基地局との間で時間同期され、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの無線通信可能なスモールセル基地局であって、当該スモールセル基地局に対応するスモールセルのサイズを等価的に変更するＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値の設定に基づいて、下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、前記マクロセル基地局から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間でシフトさせる。
前記スモールセル基地局において、前記マクロセル基地局がデータ信号の送信を行わないサブフレームにおける前記スモールセルに接続する前記移動局の制御チャネルの受信誤り率が所定の確率以下になるように、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせてもよい。
また、前記スモールセル基地局において、前記ＯＦＤＭシンボルを生成するときのサンプリング周期又はその倍数を１単位として、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングのシフト量を設定してもよい。
また、前記スモールセル基地局において、当該スモールセル基地局のスモールセル内に複数の移動局が位置し、前記ＣＲＥのバイアス値が移動局ごとに設定されている場合、その複数の移動局それぞれに設定された複数のＣＲＥのバイアス値の最大値に基づいて、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせてもよい。

本発明の他の態様に係る通信システムは、前記スモールセル基地局のいずれかと、そのスモールセル基地局が位置するマクロセルに対応するマクロセル基地局とを備える。
前記通信システムにおいて、前記マクロセル基地局は、前記下りリンク無線通信フレームのデータ信号を行わないサブフレームにおける制御チャネルの信号の送信を、先頭のＯＦＤＭシンボルに限定して行ってもよい。

また、本発明の更に他の態様に係る干渉抑制方法は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンク無線通信フレームの１又は複数のサブフレームにおいてデータ信号の送信を行わないように設定可能なマクロセル基地局と前記マクロセル基地局のマクロセル内に位置するスモールセル基地局との間における移動局に対するＯＦＤＭ方式の下りリンクの無線通信の干渉を抑制する干渉抑制方法であって、前記スモールセル基地局と前記マクロセル基地局とを互いに時間同期させ、前記スモールセル基地局に対応するスモールセルのサイズを等価的に変更するＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値の設定に基づいて、前記スモールセル基地局における下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、前記マクロセル基地局から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間でシフトさせる。
前記干渉抑制方法において、前記マクロセル基地局がデータ信号の送信を行わないサブフレームにおける前記スモールセルに接続する前記移動局の制御チャネルの受信誤り率が所定の確率以下になるように、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせてもよい。
また、前記干渉抑制方法において、前記ＯＦＤＭシンボルを生成するときのサンプリング周期又はその倍数を１単位として、前記スモールセル基地局における下りリンク無線通信フレームの送信タイミングのシフト量を設定してもよい。
また、前記干渉抑制方法において、前記スモールセル基地局のスモールセル内に複数の移動局が位置し、前記ＣＲＥのバイアス値が移動局ごとに設定されている場合、その複数の移動局それぞれに設定された複数のＣＲＥのバイアス値の最大値に基づいて、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせてもよい。
また、干渉抑制方法において、前記マクロセル基地局は、前記下りリンク無線通信フレームのデータ信号を行わないサブフレームにおける制御チャネルの信号の送信を、先頭のＯＦＤＭシンボルに限定して行ってもよい。

本発明によれば、ＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値に応じて、スモールセル基地局とマクロセル基地局との間における下りリンク無線通信フレームの制御チャネルの信号による干渉を確実に抑制しつつデータチャネルへの干渉増加を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るマクロセル基地局及びスモールセル基地局を備えた移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。 マクロセル基地局及びスモールセル基地局の３次元的な配置の様子を示す説明図。 （ａ）は、ユーザ端末装置（移動局）がスモールセルからマクロセルにハンドオーバするときの制御の一例を示すシーケンス図。（ｂ）はハンドオーバ時の下りリンクの受信電力の時間変化を示すグラフ。 ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームのフォーマットの一例を示す説明図。 無線通信フレームを構成するサブフレームのフォーマットの一例を示す説明図。 従来のセル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されるＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図。 ＡＢＳが適用されたマクロセルの一部のサブフレームとスモールセルのサブフレームとの対応関係の一例を示す拡大説明図。 ＣＲＥによってエリア拡張されたスモールセルにおける制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りに起因した伝送容量の劣化の様子の一例を示す説明図。 スモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りを回避する方法の一例を示す説明図。 スモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りを回避する方法の他の例を示す説明図。 本実施形態に係る移動通信システムにおける互いにオーバレイするマクロセル及びスモールセルそれぞれの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングの様子の一例を示す説明図。 送信タイミングを互いにシフトさせたマクロセル及びスモールセルそれぞれの下りリンク無線通信フレームのサブフレームの先頭部分の拡大図。 本実施形態に係る移動通信システムにおけるＣＲＥバイアス値に応じた部分タイミングシフトによる効果の一例を示す説明図。 本実施形態の移動通信システムのシミュレーションにおいてスモールセルに滞在するユーザ端末装置で受信される信号の受信レベルの設定を示す説明図。 ＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性の一例を示すグラフ。 ＣＲＥバイアス値をパラメータとしたときのセル境界エリアにおけるタイミングシフト量毎のＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性の一例を示すグラフ。 ＳＮＲを１０［ｄＢ］とした場合の伝送容量の評価結果の一例を示すグラフ。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。

まず、本発明を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るマクロセル基地局とスモールセル基地局とが配置された移動通信システムの概略構成を示す説明図である。図２は、マクロセル基地局及びスモールセル基地局の３次元的な配置の様子を示す説明図である。

図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準仕様に準拠した通信システムであり、第１の基地局としてのマクロセル基地局１０と、そのマクロセル基地局１０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「マクロセル」という。）１０Ａ内に位置する第２の基地局としてのスモールセル基地局２０とを備える。スモールセル基地局２０の無線通信エリアであるセル（以下、適宜「スモールセル」という。）２０Ａは、マクロセル基地局１０のマクロセル１０Ａの内側に含まれている。マクロセル２０Ａは主に屋外にあるため、屋外マクロセルとも呼ばれる。

近年、大都市部においては、中高層ビルの屋内オフィスでの通信トラフィックが急増しているため、高さ方向にも効率良く通信トラフィックを運ぶ手段が求められている。そのため、図２に示すように、マクロセル１０Ａ内に位置するビル等の建物内の高さ方向を含めて３次元的にスモールセル基地局２０を展開して設置する３次元空間セル構成が有効である。

また、本実施形態の移動通信システムは、トラフィックオフロードを促進するためにスモールセルのエリアを拡張するＣＲＥが適用されている。図１及び後述の図３において破線で示したエリア２０Ａ’はＣＲＥで拡張される前のスモールセルである。

図１において、第１の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ：User Equipment）３０は、マクロセル基地局１０のセル１０Ａに在圏してマクロセル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、マクロセル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３０は、マクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、スモールセル２０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

また、第２の移動局であるユーザ端末装置（ＵＥ）３１は、スモールセル基地局２０のセル２０Ａの外縁部に在圏してスモールセル基地局２０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、スモールセル基地局２０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。このユーザ端末装置３１は、スモールセル２０Ａのマクロセル１０Ａとの境界部に近い位置に在圏しているため、マクロセル１０Ａからの干渉を受けやすい状況にある。

ユーザ端末装置３０、３１は、マクロセル１０Ａやスモールセル２０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局やスモールセル基地局と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ユーザ端末装置３０、３１は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，２０等との間の無線通信等を行うことができる。

マクロセル基地局１０は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域の基地局であり、「マクロセル基地局」、「Ｍａｃｒｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、「ＭｅＮＢ」等と呼ばれる場合もある。マクロセル基地局１０は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局１０は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

スモールセル基地局２０は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の屋内にも設置することができる小容量の基地局である。スモールセル基地局２０は、移動体通信網における広域のマクロセル基地局がカバーするエリアよりも小さなエリアをカバーするように設けられるため「スモールセル基地局」と呼ばれたり、「Ｓｍａｌｌ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」や「Ｓｍａｌｌ ｅＮＢ」と呼ばれたりする場合もある。スモールセル基地局２０についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

また、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０それぞれの基地局は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述の干渉を抑制するための各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてユーザ端末装置３０、３１との間の無線通信を行ったりすることができる。

次に、上記構成の移動通信システムにおいてユーザ端末装置３０がスモールセル２０Ａからハンドオーバしてマクロセル１０Ａ内に在圏するようになるときの処理について説明する。

図３（ａ）は、ユーザ端末装置３０がスモールセル２０Ａからマクロセル１０Ａにハンドオーバするときの制御の一例を示すシーケンス図である。また、図３（ｂ）はハンドオーバ時の下りリンクの受信電力の時間変化を示すグラフである。なお、図３（ａ）中の破線で囲んだ処理は、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０とユーザ端末装置３０との間の無線通信を伴う処理である。本例は、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄで採用されている、通信するために接続するセルが１つとなるハード・ハンドオーバ（Hard HO）の例である。また、本例のユーザ端末装置３０は、下りリンクの受信電力に基づいてセルを選択する際、スモールセル基地局２０からの受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）に対して正のバイアスを加えるＣＲＥの機能を有している。これにより、ユーザ端末装置３０は積極的にスモールセル基地局２０の拡張されたセル２０Ａを選択し、大きなトラフィックオフロード効果を得ることができる。

図３において、ユーザ端末装置３０は、現在通信中のハンドオーバ元セル（Source Cell）のスモールセル基地局２０に、ハンドオーバ先候補セルの情報を含む測定結果報告（ＭＲ：Measurement Report）を送出する。スモールセル基地局２０は、ユーザ端末装置３０から受信した測定結果報告（ＭＲ）に基づき、周辺基地局であるマクロセル基地局１０から送信した信号の受信電力が自局（スモールセル基地局）２０から送信した信号の受信電力よりも所定のハンドオーバマージンだけ上回っているかどうか監視する。そして、マクロセル１０Ａの受信電力がスモールセル２０Ａの受信電力よりもハンドオーバマージンだけ上回る状態が所定の監視期間（ＴＴＴ：Time-to-trigger）継続したとき、スモールセル基地局２０は、測定結果報告（ＭＲ）の受信をトリガーとして、ハンドオーバ処理を開始する。より具体的には、スモールセル基地局２０は、ユーザ端末装置３０から受信した測定結果報告（ＭＲ）を元にハンドオーバ先となるターゲットセルであるマクロセルを選定し、コアネットワークを介してマクロセル基地局（Target eNB）１０へ、ハンドオーバ要求とともに、ハンドオーバするユーザ端末装置３０の情報を送信して設定する。スモールセル基地局２０は、マクロセル基地局１０からハンドオーバ要求応答を受信したら、ユーザ端末装置３０が自局との通信を切断するようにセル移動のハンドオーバ指示（HO Command）をユーザ端末装置３０に送信する。ハンドオーバ指示を受けたユーザ端末装置３０は、ハンドオーバ先のマクロセル基地局１０にハンドオーバ完了を送信してマクロセル基地局１０との通信を開始することにより、ハンドオーバを完了する。

なお、上記ハンドオーバにおける「ハンドオーバマージン」の値を大きく設定すると、そのハンドオーバ元（本例ではスモールセル基地局２０）のセルへの滞在が長くなり、逆にハンドオーバ先（本例ではマクロセル基地局１０）のセルへのハンドオーバを遅くする。前述のＣＲＥでは、プラスのＣＲＥバイアス値を加算して「ハンドオーバマージン」の値を大きく設定することにより、スモールセル２０Ａが積極的に選択されるようにすることで、ユーザ端末装置３０がハンドオーバするスモールセル２０Ａから他のセルへハンドオーバが抑制されるため、セル２０Ａの半径があたかも拡張されたような効果が得られる。

基地局は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、基地局は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。

ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。ＯＦＤＭ変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているユーザ端末装置に向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。また、基地局が例えばサーバ装置から送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、ＯＦＤＭ変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、ＯＦＤＭ変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。

基地局の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。また、制御部は、外部通信インターフェース部と協働して、送信停止対象のサブフレームの情報であるＡＢＳパターン情報をサーバ装置から受信する手段としても機能する。また、制御部は、サーバ装置から受信した送信停止対象のサブフレームの情報（ＡＢＳパターン情報）に基づいて、特定の送信停止対象のサブフレームにおける下り送信を停止するように制御する手段としても機能する。

更に、基地局の制御部は、ＣＲＥのバイアス値の設定に基づいて、下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、無線通信エリアの少なくとも一部が互いに重複する他の基地局から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間だけシフトさせる手段としても機能する。

なお、本実施形態において、上記「ＯＦＤＭシンボル長」は、後述のＯＦＤＭシンボルの時間軸上の長さ（時間）である。また、この「ＯＦＤＭシンボル長」は、ＯＦＤＭシンボルの先頭部分にＣＰ（Cyclic Prefix）が設けられている場合は、そのＣＰの時間軸上の長さ（時間）であるＣＰ長を含む時間である。

なお、図１では、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０を一つずつ図示しているが、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０はそれぞれ複数であってもよい。また、図１では、マクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａそれぞれに在圏するユーザ端末装置が１台ずつ在圏する場合について図示しているが、各セルに在圏するユーザ端末装置は複数台であってもよい。

また、本実施形態の移動通信システムにおいて、各基地局１０、２０と通信回線を介して通信可能なサーバ装置を備えてもよい。このサーバ装置は、ＳＯＮ（Self-Organizing Network）サーバなどとも呼ばれ、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部などのハードウェアを用いて構成される。サーバ装置は、所定のプログラムが実行されることにより後述の干渉を低減するための各種処理を実行したり、所定の通信回線を介してマクロセル基地局１０及びスモールセル基地局２０と通信したりすることができる。また、サーバ装置のコンピュータ装置は、被干渉のスモールセル基地局２０から受信した干渉信号レベルの情報に基づいて、ユーザ端末装置に対する下り送信の無線通信フレーム内の少なくとも一つのサブフレームについて干渉源のマクロセル基地局１０からの下り送信の停止が必要か否かを判断する手段として機能する。また、サーバ装置のコンピュータ装置は、前記下り送信の停止が必要であると判断した場合、無線通信フレーム内の少なくとも一つの送信停止対象のサブフレームを決定する手段としても機能する。サーバ装置のコンピュータ装置は、外部通信インターフェース部と協働して、被干渉のスモールセル基地局２０における干渉信号レベルの情報をスモールセル基地局２０から受信する手段、及び干渉源のマクロセル基地局１０に、前記決定した送信停止対象のサブフレームの情報を送信する手段としても機能する。また、サーバ装置のコンピュータ装置は、マクロセル基地局１０やスモールセル基地局２０に適用するセル調整パラメータ（例えばＣＲＥバイアス値）、後述の送信タイミングシフト量などを管理する手段としても機能する。

次に、上記構成の移動通信システムにおけるセル間干渉制御について説明する。
前述のように急増する移動通信のトラフィックへの対策としてマクロセル１０Ａ上にスモールセル２０Ａを重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。しかし、オーバレイセル構成ではマクロセル１０Ａとスモールセル２０Ａとの間の干渉が生じるため、その適用効果を最大化するためには干渉を制御することが必要となる。干渉制御方法としては、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準のｅＩＣＩＣ（enhanced Inter-Cell Interference Coordination）技術が有効である。

図４は、ＬＴＥダウンリンクの無線通信フレームのフォーマットの一例を示す説明図である。
図４に示すように、ＬＴＥダウンリンクの信号の１単位である所定長（図示の例では１０［ｍｓｅｃ］）の無線通信フレーム１００は、所定個数（図示の例では１０個）の所定長（図示の例では１．０［ｍｓｅｃ］）のサブフレーム１１０で構成される。ＬＴＥダウンリンクのスケジューリングの最小時間単位であるＴＴＩ（Transmission Time Interval）は１サブフレームであるので、サブフレームごとに、スケジューリングされたユーザ端末装置へ無線リソースの最小単位であるリソースブロック（ＲＢ）が割り当てられる。

図４の無線通信フレーム１００において、先頭から第２番目（♯１）、第３番目（♯２）、第４番目（♯３）、第７番目（♯６）、第８番目（♯７）及び第９番目（♯８）の配列位置にはセル固有の参照信号（ＣＲＳ）の送信を先頭ＯＦＤＭシンボルを除いて停止できるサブフレームを設定可能である。この参照信号（ＣＲＳ）の送信を停止できるサブフレームは、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ標準に準拠したＭＢＳＦＮ（マルチキャスト・ブロードキャスト・シングル周波数ネットワーク）サブフレームである。無線通信フレーム１００のその他の配列位置すなわち先頭から第１番目（♯０）、第５番目（♯４）、第６番目（♯５）及び第１０番目（♯９）の配列位置には、ＭＢＳＦＮサブフレームを設定することができず、参照信号（ＣＲＳ）の送信を停止できない通常のサブフレームのみ設定できる。

図５は、無線通信フレームを構成するサブフレームのフォーマットの一例を示す説明図である。図５において、各サブフレーム１１０は、例えば周波数方向に１２サブキャリア（１５［ｋＨｚ］）、時間軸方向に１４ＯＦＤＭシンボルの計１６８個のＲＥ（Resource Element）で構成される。なお、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘが用いられる場合は、１サブフレーム内に１２ＯＦＤＭシンボルが送信される。ここで、「シンボル」とは、無線通信で伝送される情報の一単位である。また、一つのシンボルは伝送対象の情報の１回の変調で生成され、１シンボルの情報量（ビット数）は変調方式によって決まる。１サブフレーム毎に各ユーザ端末装置がどの周波数／時間リソースマッピングされているのか、各ユーザ端末装置へのデータ信号がどのような変調フォーマット（変調方式、符号化率）を使用するか等のスケジューリングを行い、その結果がユーザ端末装置へ通知される。

図５に示すように、各サブフレーム１１０は、下りリンクＬ１／Ｌ２制御チャネル信号のＲＥがマッピングされる先頭部分の制御チャネル領域１１０Ａと、データチャネル信号や上位制御チャネル信号のＲＥがマッピングされるデータチャネル領域１１０Ｂとを有する。なお、制御チャネル領域１１０Ａはサブフレームの先頭の１〜３のＯＦＤＭシンボルを割り当てることができる。

サブフレーム１１０の制御チャネル領域１１０Ａには、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）が設定される。ＰＤＣＣＨは、上下リンクのスケジューリングの決定や上りリンクの電力制御コマンドなどの制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）の伝送に用いられる。ＤＣＩには、ＰＤＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ情報、および空間多重に関する制御情報を含む下りリンクスケジューリング割当てが含まれる。また、ＤＣＩには、ＰＵＳＣＨリソース指示、伝送フォーマット、ＨＡＲＱ関連情報、上りリンクのスケジューリング情報である上りリンクグラントも含まれる。

また、サブフレーム１１０のデータチャネル領域１１０Ｂには、物理共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）が設定される。ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータを送信する物理チャネルであり、ＭＩＭＯ伝送方式としてＭＩＭＯダイバーシティに加え、ＬＴＥでは最大４レイヤのＭＩＭＯ多重、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは最大８レイヤのＭＩＭＯ多重に対応する。また、ＭＩＢ以外の報知情報であるＳＩＢや着信時の呼び出しであるページング情報、その他上位レイヤの制御メッセージ、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control protocol）レイヤの制御情報もＰＤＳＣＨで送信される。ユーザ端末装置は、ＰＤＣＣＨから取得した無線リソース割当位置、変調方式、データサイズ（ＴＢ：Transport Block size）等の情報に基づいてＰＤＳＣＨを復号する。

また、ＬＴＥにおいてサブフレーム１１０内の時間領域で１４ＯＦＤＭシンボルのうち、第１、５、８、１２ＯＦＤＭシンボル内にセル固有の参照信号（ＣＲＳ）が分散して規則的に配置される。この参照信号ＣＲＳは、ユーザ端末装置におけるチャネル品質情報（ＣＳＩ：Channel State Information）の測定用の基準信号及びデータ復調用の基準信号という２つの役割を担っている。参照信号ＣＲＳはセルＩＤによって、異なるスクランブリングとマッピングされるサブキャリア位置の周波数シフトが適用される。また、前述のように、通常のサブフレーム内にマッピングされた参照信号ＣＲＳについてはＡＢＳで送信を停止することができず、ＭＢＳＦＮサブフレーム内にマッピングされた参照信号ＣＲＳについてはＡＢＳで送信を停止することができる。

図６は、従来のセル間干渉制御技術（ｅＩＣＩＣ）で採用されているＡＢＳによるサブフレームにおける送信停止の様子の一例を示す説明図である。ｅＩＣＩＣでは、マクロセルの一部のサブフレーム（図示の例では♯１〜＃３、＃６〜＃８のサブフレーム）でＡＢＳを設定することで、データチャネル（ＰＤＣＣＨ）信号送信を停止し、スモールセルに接続しているユーザ端末装置におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。また、スモールセルの一部のサブフレーム（図示の例では♯０，＃４，＃５，＃９のサブフレーム）で同様にＡＢＳを設定することにより、マクロセルに接続しているユーザ端末装置におけるデータチャネルの干渉を低減することができる。

図７は、ＡＢＳが適用されたマクロセルのサブフレーム（ＭＢＳＦＮサブフレーム）とスモールセルのサブフレームとの対応関係の一例を示す拡大説明図である。図７において、マクロセル及びスモールセルの各基地局から移動局に送信される下りリンク無線通信フレームの各サブフレームの先頭部分に配置される制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）に割り当てるＯＦＤＭシンボル数（ＣＦＩ：Control Format Indicator）はいずれも１とした。

図７中のマクロセルでは、ＭＢＳＦＮサブフレームがＡＢＳとして設定され、データチャネル（ＰＤＳＣＨ）及びデータチャネル領域のＣＲＳの送信が停止されている。また、先頭部分の制御チャネル領域のＯＦＤＭシンボルでは、ＣＲＳ及び上りリンク割当用の制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）が送信されている。

一方、図７中のスモールセルでは、通常のサブフレームでデータ送信が行われており、データチャネル（ＰＤＳＣＨ）はマクロセルから一切干渉を受けないが、先頭部分の制御チャネル領域は干渉を受ける。このため、制御チャネル領域に配置される制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信品質がボトルネックとなり、ＣＲＥによるスモールセルのエリア拡張を行うことが難しい。

図８は、ＣＲＥによってエリア拡張されたスモールセルにおける制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りに起因した伝送容量の劣化の様子の一例を示す説明図である。図８中の破線は、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りがない場合の伝送容量の変化を示している。図８中のグラフの縦軸に示す伝送容量は、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）及びデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）それぞれの伝送容量について算出した総合的な伝送容量である。また、図８中のグラフの横軸に示すＳＩＲ（信号電力対干渉電力比）は、マクロセル１０ＡからのＣＲＳの受信電力に対するスモールセル２０ＡからのＣＲＳの受信電力の比率である。

ＣＲＥによってエリア拡張されたスモールセルの拡張領域に位置するユーザ端末装置において制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りにより、その制御チャネルに含まれる下りリンクリソース割当に関する情報の受信エラーが発生すると、下りリンクの伝送容量が低下する。また、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りによって制御チャネルに含まれる上りリンクグラント（上りリンクのスケジューリング情報）の受信エラーが発生すると、上りリンクの伝送容量が低下する。このようにＣＲＥによってエリア拡張されたスモールセルの拡張領域では、図８に示すように制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りに起因して伝送容量が劣化する。このため、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信品質の目標（所要受信品質）として、例えば制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Block Error Rate）を所定の確率（例えば、１０^−２）以下にすることが用いられる（例えば、非特許文献３参照）。

上記スモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りを回避する方法としては、次の図９及び図１０に示す方法が考えられる。

図９は、スモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りを回避する比較例を示す説明図である。図９の例では、マクロセルの制御チャネル領域に配置される制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）における信号送信を停止している。これにより、スモールセルの制御チャネル領域に配置される制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）への干渉を軽減できる。しかしながら、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）には、マクロセルにおける上りリンクのための情報（例えば、上りリンクのスケジューリング情報を含む上りリンクグラント）が含まれているため、マクロセルの上りリンクが通信不可能になる場合がある。

図１０は、スモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤りを回避する他の比較例を示す説明図である。図１０の例では、スモールセルの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、マクロセルの下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長だけ遅らせるようにシフトさせている（非特許文献２参照）。なお、以下の説明において、スモールセルの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをマクロセルの下りリンク無線通信フレームに対して遅らせるようにシフトさせることを、「送信タイミングシフト」という。

図１０の送信タイミングシフトを適用することにより、マクロセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）によるスモールセルの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）への干渉を回避できる。従って、スモールセルに接続するユーザ端末装置（ＳＵＥ）は、前述のＣＲＥで拡張したエリアのようにＳＩＲ（信号電力対干渉電力比）が低い場所でも通信が可能になる。しかしながら、図１０に示すように、スモールセルで送信されるサブフレーム内の最後のＯＦＤＭシンボルで送信されるデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）が、マクロセルで送信される次サブフレームの先頭ＯＦＤＭシンボルから干渉を受ける。このデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）への干渉が増加するため、伝送容量が低下する。

そこで、本実施形態では、上記データチャネル（ＰＤＳＣＨ）への干渉増加を抑制するために、スモールセル基地局２０から送信される下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、マクロセル基地局１０から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間だけシフトさせている。このスモールセル基地局２０から送信される下りリンク無線通信フレームの送信タイミングは、例えば、スモールセル２０Ａにおける下りリンク無線通信フレームの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の受信誤り率である前述のブロック誤り率（ＢＬＥＲ）が所定の確率（例えば、１０^−２）以下になるようにシフトさせてもよい。

図１１は、本実施形態に係る移動通信システムにおける互いにオーバレイするマクロセル及びスモールセルそれぞれの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングの様子の一例を示す説明図である。図１２は、送信タイミングを互いにシフトさせたマクロセル及びスモールセルそれぞれの下りリンク無線通信フレームのサブフレームの先頭部分の拡大図である。

なお、図１１及び図１２では所定の基準送信タイミングに対する上記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングのシフト量（以下、適宜「送信タイミングシフト量」という。）を１ＯＦＤＭシンボル長の１／２すなわち０．５ＯＦＤＭシンボル長に設定した例を示しているが、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間の範囲で０．５ＯＦＤＭシンボル長以外のシフト量に設定してもよい。また、上記送信タイミングシフト量は、０．４ＯＦＤＭシンボル長以上０．６ＯＦＤＭシンボル長以下の範囲内が好適であり、より好ましくは図１１及び図１２の例のようにほぼ０．５ＯＦＤＭシンボル長のシフト量に設定してもよい。

上記送信タイミングシフト量は、最大で１ＯＦＤＭシンボル長まで設定してもよい。

また、上記送信タイミングシフト量は、ＯＦＤＭシンボルを生成するときのサンプリング周期（例えば、０．１ＯＦＤＭシンボル長の時間）を１単位として制御してもよい。この場合は、後述のＣＲＥバイアス値に応じた送信タイミングシフト量の設定を精度よく行うことができる。

また、以下の説明において、図１１及び図１２に示すようにスモールセル２０Ａの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、マクロセル１０Ａの下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間だけシフトさせることを、「部分タイミングシフト」という。

本実施形態では、図１１及び図１２に示す部分タイミングシフトを実行することにより、マクロセル１０Ａの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の信号によるスモールセル２０Ａの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）への干渉をより抑制することができる。また、上記下りリンク無線通信フレームを固定的に１ＯＦＤＭシンボル長だけシフトさせた場合に比して、スモールセル２０Ａで送信されるサブフレーム内の最後のＯＦＤＭシンボルで送信されるデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）が、マクロセル１０Ａで送信される次サブフレームの先頭ＯＦＤＭシンボルから干渉を受ける干渉量を少なくすることができる。従って、マクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａのセル間における下りリンク無線通信フレームの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の信号による干渉を抑制しつつデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）への干渉増加を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記スモールセル２０Ａの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングのシフト量（送信タイミングシフト量）は、そのスモールセル２０Ａのエリア拡張量を示すセル調整パラメータとしてのＣＲＥバイアス値に基づいて設定している。なお、本実施形態では、ＣＲＥバイアス値の設定が大きくなるに従って、上記スモールセル２０Ａの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを遅れるようにシフトさせる遅れ量を大きくするように設定する場合について例示する。

図１３は、本実施形態に係る移動通信システムにおけるＣＲＥバイアス値に応じた部分タイミングシフトによる効果の一例を示す説明図である。図１３中のグラフの縦軸に示す伝送容量は、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）及びデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）それぞれの伝送容量について算出した総合的な伝送容量である。また、図１３中のグラフの横軸に示すＳＩＲ（信号電力対干渉電力比）は、マクロセル１０ＡからのＣＲＳの受信電力に対するスモールセル２０ＡからのＣＲＳの受信電力の比率である。

スモールセル２０Ａのエリア拡張量を示すＣＲＥバイアス値（例えば、０［ｄＢ］，１０［ｄＢ］，１５［ｄＢ］，２０［ｄＢ］，・・・）に応じて、スモールセル２０Ａのマクロセル１０Ａとのセル境界に近いセル端領域におけるＰＤＣＣＨの受信特性は変化する。ＰＤＣＣＨの所要受信品質としては、前述のように例えばブロック誤り率（ＢＬＥＲ）＝１０^−２が用いられるが、ＣＲＥバイアス値が小さい場合は、上記部分タイミングシフトを適用することなく満たすことができる。

一方、ＣＲＥバイアス値が例えば０［ｄＢ］，１０［ｄＢ］，１５［ｄＢ］，２０［ｄＢ］というように大きくなるにつれ、所要受信品質を満たすための送信タイミングシフト量は大きくなる。そのため、上記スモールセル２０Ａの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを１ＯＦＤＭシンボル長だけシフトしても所要受信品質を満すことができないようなＣＲＥバイアス値は設定できない。ＣＲＥバイアス値に関わらず、常時１ＯＦＤＭシンボルシフト長の送信タイミングシフト量を適用した場合、ＰＤＣＣＨの受信特性は最も良くなるが、ＰＤＳＣＨへの干渉が増加するため伝送容量が劣化する。

そこで、ＣＲＥバイアス値（例えば、０［ｄＢ］，１０［ｄＢ］，１５［ｄＢ］，２０［ｄＢ］，・・・）に応じてＰＤＣＣＨの所要受信品質を満たす範囲で部分タイミングシフトにおける送信タイミングシフト量を最小とするように設定する。例えば、ＣＲＥバイアス値が１０［ｄＢ］の場合に部分タイミングシフトにおける送信タイミングシフト量を０．５ＯＦＤＭシンボル長に設定する。また、ＣＲＥバイアス値が１０［ｄＢ］よりも小さい場合には、部分タイミングシフトにおける送信タイミングシフト量を０に近い値に設定する。また、ＣＲＥバイアス値が１０［ｄＢ］よりも大きい場合には、部分タイミングシフトにおける送信タイミングシフト量を１ＯＦＤＭシンボル長に近い値に設定する。

以上示したように、スモールセル２０Ａに適用するＣＲＥバイアス値に応じて送信タイミングシフト量）を設定することにより、スモールセル２０Ａのセル端部におけるＰＤＣＣＨの受信特性を十分に高く保ちながら、ユーザ端末装置３０による通信を維持することができる。また、スモールセル２０Ａの中央部分における伝送容量の低下を抑制できる。以上のように、ＣＲＥバイアス値の設定に応じて、スモールセル２０Ａのセル端部におけるＰＤＣＣＨの受信誤りを改善してユーザ端末装置３０による通信を維持することができるとともに、スモールセル２０Ａの中央部分における伝送容量の低下を抑制できる。

なお、スモールセル基地局２０のスモールセル２０Ａ内に複数のユーザ端末装置３０が位置し、ＣＲＥバイアス値がユーザ端末装置３０ごとに設定されている場合、その複数のユーザ端末装置３０それぞれに設定された複数のＣＲＥバイアス値の最大値に基づいて、スモールセル基地局２０からの下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせてもよい。例えば、複数のユーザ端末装置３０それぞれに設定された複数のＣＲＥバイアス値の最大値に応じて、上記部分タイミングシフトにおける送信タイミングシフト量を設定してもよい。

次に、本実施形態の移動通信システムに適用した部分タイミングシフトの効果についてコンピュータシミュレーションで評価した結果について説明する。

〔評価条件〕
本シミュレーションでは、前述の図１で示した移動通信システムの構成を評価モデルとして用い、スモールセル２０ＡのＣＲＥにより拡張された拡張エリアに滞在するユーザ端末装置（ＵＥ：User Equipment）３０の受信特性を評価した。この拡張エリアに滞在するユーザ端末装置３０はスモールセル基地局２０の近傍に位置するユーザ端末装置と比較してマクロセル１０Ａから強い干渉を受ける。そのため、基地局でのスケジューリングにより、マクロセル１０ＡでＡＢＳ（ＭＢＳＦＮサブフレーム）が用いられているサブフレームにおいてリソース割当が行われるものとした。また、前述の図２に示すように、ＰＤＣＣＨはマクロセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａのいずれについても先頭１ＯＦＤＭシンボルを使用するものとした。

図１４は、本シミュレーションにおいてスモールセル２０Ａに滞在するユーザ端末装置３０で受信される信号の受信レベルの設定を示す説明図である。前述のようにマクロセル１０ＡからのＣＲＳの受信電力に対するスモールセル２０ＡからのＣＲＳの受信電力の比率をＳＩＲと定義し、ＳＩＲ＝０［ｄＢ］におけるＳＮＲ（信号電力対雑音電力比）を１０［ｄＢ］とした。そして、ユーザ端末装置３０のスモールセル２０Ａ内の移動を想定し、干渉電力Ｉを一定とし、希望受信電力Ｓの増減により、ＳＩＲを変化させた。

ユーザ端末装置３０の受信特性はＰＤＣＣＨのＢＬＥＲであるＢＬＥＲ_{ＰＤＣＣＨ}及びシャノン容量から、次式（１）で求まる伝送容量Ｃとして評価を行った。

ここで、式（１）中のＮ_Ｔ，Ｎ_Ｒはそれぞれ送信、受信のアンテナ数を表し、Ｈはチャネル行列を表し、Ｉ_ＮＲはＮ_Ｒ×Ｎ_Ｒの単位行列を表す。

本シミュレーションでは、Ｎ_Ｒ＝Ｎ_Ｔ＝２と、次式の行列Ｈのフェージングなしの直交チャネルとを仮定し、簡易に評価を行った。

なお、ＰＤＣＣＨ受信に必要となるＣＦＩ（ＯＦＤＭシンボル数）については、ＣＦＩの送信を行うＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）のパワーブースティングを行うことで理想的に受信できるものと仮定した。

希望信号の受信電力をＰ_Ｓ、干渉信号の受信電力をＰ_Ｉ、雑音電力をＰ_Ｎとし、ＣＰを含むＯＦＤＭシンボル長で正規化した送信タイミングシフト量（以下、適宜「正規化タイミングシフト」という。）をＴ_{ｓｈｉｆｔ}（０≦Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}≦１）とすると、ＰＤＣＣＨの受信ＳＩＮＲは次式（２）で表される。

また、１サブフレームの内、ＰＤＣＣＨを除く１３ＯＦＤＭシンボルにＰＤＳＣＨが割り当てられていることを考慮すると、ＰＤＳＣＨの平均受信ＳＩＮＲは次式（３）で表される。

なお、ＰＤＣＣＨのＢＬＥＲは、３ＧＰＰリリース８に準拠した基地局（ｅＮＢ）、ユーザ端末装置（ＵＥ）の実機を用いて２×２ＭＩＭＯのアンテナ構成で測定したＢＬＥＲ対ＳＮＲの特性に基づき、式（２）に示すＰＤＣＣＨのＳＩＮＲをこれに代入することで求めた。

表１は、主要な評価条件をまとめたものである。表１中の「タイミングシフト量」は、前述の正規化タイミングシフトＴ_{ｓｈｉｆｔ}の値である。

〔評価結果〕
図１５は、ＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性の一例を示すグラフである。前述の正規化タイミングシフトＴ_{ｓｈｉｆｔ}は０，０．５，１とした。送信タイミングシフトを適用しないＴ_{ｓｈｉｆｔ}＝０の場合（比較例）、ＳＩＲが−８［ｄＢ］以下ではＰＤＣＣＨの所要受信品質であるＢＬＥＲ＝１０^−２を満たすことができない。一方、１ＯＦＤＭシンボル長の送信タイミングシフトを適用したＴ_{ｓｈｉｆｔ}＝１の場合（比較例）、マクロセル１０Ａからの干渉が一切存在しないため、ＳＩＲ＝−１８［ｄＢ］（ＳＩＮＲは約−８［ｄＢ］）までＢＬＥＲ＝１０^−２を満たすことができる。これに対して、本実施形態のようにＴ_{ｓｈｉｆｔ}を０．５とした場合、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝１の場合と比較してＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性は劣化するものの、１／２ＯＦＤＭシンボル分の干渉を低減できるため、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝０の場合と比較して、ＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性を約３［ｄＢ］改善できることがわかる。

図１６は、ＣＲＥバイアス値をパラメータとしたときのセル境界エリアにおけるタイミングシフト量毎のＰＤＣＣＨのＢＬＥＲ特性の一例を示すグラフである。図１６の横軸の「Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｈｉｆｔ」は、前述の送信タイミングシフト量（単位：ＯＦＤＭシンボル長）であり、正規化タイミングシフトＴ_{ｓｈｉｆｔ}の値と同じである。

図１６において、例えばＣＲＥバイアス値を１０［ｄＢ］とした場合、スモールセル２０Ａに接続しているユーザ端末装置３０のセル境界におけるＳＩＲは−１０［ｄＢ］となる。送信タイミングシフト量の設定すなわち正規化タイミングシフトＴ_{ｓｈｉｆｔ}の設定は、ＯＦＤＭシンボルを生成するときのサンプリング周期に相当する０．１ＯＦＤＭシンボル長を１単位として行った。ＣＲＥバイアス値［ｄＢ］は７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１６，１８および１９の１１種類をパラメータとして評価した。ＣＲＥバイアス値が大きくなるにつれ、ＢＬＥＲが劣化しているのが確認できる。ＣＲＥバイアス値が７［ｄＢ］の場合、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝０で所要ＢＬＥＲである１０^−２を満たしているため、送信タイミングシフトを適用する必要がない。一方、ＣＲＥバイアス値を１９［ｄＢ］とすると、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝１としても所要ＢＬＥＲを満たすことができず、これ以上のＣＲＥバイアス値の適用ができない。これに対し、例えばＣＲＥバイアス値が１０［ｄＢ］の場合、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝０．５とする部分タイミングシフトを適用することで所要ＢＬＥＲを満たすことができる。

図１７は、ＳＮＲを１０［ｄＢ］とした場合の伝送容量の評価結果の一例を示すグラフである。図１７中のパラメータ「Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｈｉｆｔ」は、前述の送信タイミングシフト量（単位：ＯＦＤＭシンボル長）であり、正規化タイミングシフトＴ_{ｓｈｉｆｔ}の値と同じである。図１７の評価は、比較例としてのＴ_{ｓｈｉｆｔ}＝０及び１の場合、並びに、本発明の実施例としてのＰＤＣＣＨの所要ＢＬＥＲを満たす最小値であるＴ_{ｓｈｉｆｔ}＝０．５の場合（○）について行ったものである。また、図１７には、マクロセル１０ＡにＡＢＳを適用しない場合の結果を併せて示している。

図１７に示すように、マクロセル１０ＡにＡＢＳを適用しない場合（■）、マクロセル１０Ａからの干渉により伝送容量が低下し、ＳＩＲ＝−５［ｄＢ］では伝送容量は０．７３［ｂｐｓ／Ｈｚ］となる。一方、マクロセル１０ＡにＡＢＳを適用すると大幅に伝送容量が改善され、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝０の場合、ＳＩＲ＝−５［ｄＢ］で４．１１［ｂｐｓ／Ｈｚ］と５倍以上特性を改善できる。但し、図１６に示した通り、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝０の比較例の場合（×）では、ＳＩＲ＝−８［ｄＢ］以下においてＰＤＣＣＨの所要ＢＬＥＲを満たすことができない。一方、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝１とした比較例の場合（●）、ＳＩＲ＝−１８［ｄＢ］までＰＤＣＣＨの所要ＢＬＥＲを満たせるものの、ＰＤＳＣＨへの干渉を受けるため全体的に伝送容量が低下する。ＳＩＲ＝−５［ｄＢ］においては２．９６［ｂｐｓ／Ｈｚ］となり、２８［％］特性が劣化する。これに対して、本実施形態の部分タイミングシフトを適用し、送信タイミングシフト量の最適値であるＴ_{ｓｈｉｆｔ}＝０．５に設定した実施例の場合は、伝送容量が３．４３［ｂｐｓ／Ｈｚ］となり、Ｔ_{ｓｈｉｆｔ}＝１の場合と比較して１６［％］改善できる。

以上示したように、上記コンピュータシミュレーションにより、ＣＲＥバイアス値を１０［ｄＢ］とした場合、上記送信タイミングシフト量を１／２ＯＦＤＭシンボル長（０．５ＯＦＤＭシンボル長）に設定することで、ＰＤＣＣＨの所要受信品質を満たしつつ、上記送信タイミングシフト量を１ＯＦＤＭシンボル長に設定した場合と比較してＳＩＲ＝−５［ｄＢ］における伝送容量を、上記送信タイミングシフト量が１ＯＦＤＭシンボル長の場合に比して１６［％］改善できることが明らかになった。

以上、本実施形態によれば、ＣＲＥのバイアス値に応じて、マクロセル基地局１０とマクロセル１０Ａ内に位置するスモールセル基地局２０との間における下りリンク無線通信フレームの制御チャネルの信号による干渉を確実に抑制しつつデータチャネルへの干渉増加を抑制することができる。特に、マクロセルの制御チャネルの信号からスモールセル（自セル）２０Ａの制御チャネルの信号への干渉が低減されるため、スモールセル（自セル）２０Ａ内のユーザ端末装置３０が所定の品質以上で制御チャネルの信号を受信できるようになる。

また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなどを用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。

また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局２０及びユーザ端末装置（移動局）３０の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ マクロセル基地局
１０Ａ マクロセル
２０ スモールセル基地局
２０Ａ スモールセル
３０ ユーザ端末装置（移動機、移動局）
１００ 無線通信フレーム
１１０ サブフレーム

特開２０１２−１２９７９３号公報

A. Damnjanovic, J. Montojo, Y. Wei et al., "A survey on 3GPP heterogeneous networks," IEEE Wireless Communications, vol. 18, no. 3, pp. 10-21, June 2011. 3GPP, TR36.921 (v9.0.0), "FDD HeNB RF requirements analysis," March 2010. N. Miki, Y. Saito, M. Shirakabe, A. Morimoto, T. Abe, "Investigation on Interference Coordination Employing Almost Blank Subframes in Heterogeneous Networks for LTE-Advanced Downlink", IEICE Trans. Commun., vol. E95-B, no. 4, pp. 1208-1217, Apr. 2012.

Claims (6)

1. ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンク無線通信フレームの１又は複数のサブフレームにおいてデータ信号の送信を行わないように設定可能なマクロセル基地局のマクロセル内に位置し、前記マクロセル基地局との間で時間同期され、移動局に対してＯＦＤＭ方式の下りリンクの無線通信可能なスモールセル基地局であって、
   当該スモールセル基地局のスモールセル内に複数の移動局が位置し、当該スモールセル基地局に対応するスモールセルのサイズを等価的に変更するＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値が移動局ごとに設定されている場合、その複数の移動局それぞれに設定された複数のＣＲＥのバイアス値の最大値に基づいて、下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、前記マクロセル基地局から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間でシフトさせることを特徴とするスモールセル基地局。
2. 請求項１のスモールセル基地局において、前記マクロセル基地局がデータ信号の送信を行わないサブフレームにおける前記スモールセルに接続する前記移動局の制御チャネルの受信誤り率が所定の確率以下になるように、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングをシフトさせることを特徴とするスモールセル基地局。
3. 請求項１又は２のスモールセル基地局において、
   前記ＯＦＤＭシンボルを生成するときのサンプリング周期又はその倍数を１単位として、前記下りリンク無線通信フレームの送信タイミングのシフト量を設定することを特徴とするスモールセル基地局。
4. 請求項１乃至３のいずれかのスモールセル基地局と、そのスモールセル基地局が位置するマクロセルに対応するマクロセル基地局とを備える通信システム。
5. 請求項４の通信システムにおいて、
   前記マクロセル基地局は、前記下りリンク無線通信フレームのデータ信号の送信を行わないサブフレームにおける制御チャネルの信号の送信を、先頭のＯＦＤＭシンボルに限定して行うことを特徴とする通信システム。
6. ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンク無線通信フレームの１又は複数のサブフレームにおいてデータ信号の送信を行わないように設定可能なマクロセル基地局と前記マクロセル基地局のマクロセル内に位置するスモール基地局との間における移動局に対するＯＦＤＭ方式の下りリンクの無線通信の干渉を抑制する干渉抑制方法であって、
   前記スモールセル基地局と前記マクロセル基地局とを互いに時間同期させ、
   当該スモールセル基地局のスモールセル内に複数の移動局が位置し、当該スモールセル基地局に対応するスモールセルのサイズを等価的に変更するＣＲＥ（セル範囲拡張）のバイアス値が移動局ごとに設定されている場合、その複数の移動局それぞれに設定された複数のＣＲＥのバイアス値の最大値に基づいて、前記スモールセル基地局における下りリンク無線通信フレームの送信タイミングを、前記マクロセル基地局から送信される下りリンク無線通信フレームに対して、１ＯＦＤＭシンボル長よりも短い時間でシフトさせることを特徴とする干渉抑制方法。